准备扩展了吗？是时候优化您的PCB设计了

我最近在我的LinkedIn上收到了一个很好的问题，这与设计师和采购负责人如何合作准备设计以便扩展有关。生产前审查和扩展到大批量生产涉及设计测试、评估和修改的许多方面。假设设计中的所有内容都通过了审查，不再需要更多的原型旋转，那么你可以开始优化设计，以降低成本、提高性能、缩小尺寸、降低电磁干扰、改善热管理，并可能在许多其他领域进行优化。

提高产量

关于大批量生产，你可能首先要问自己的问题非常简单：你预期的生产量是多少？

我惊讶地发现，很多时候我参与合同设计，却发现客户没有确定他们预期的生产量。我理解这有时候取决于销售数字，但是一个合理的估计总是有帮助的。如果我们开始考虑某些组件的成本折扣、基于性能和可靠性的潜在部件替换，或者为了符合可靠性标准而需要的设计更改，这将是重要的。

在大批量采购时，减少成本的一些最大领域如下所示。在大批量生产时面临的一大挑战是在不牺牲生产产量、质量和可靠性的情况下解决这些问题。

此列表显示了在满足预算或使产品价格更具竞争力时，您可能会被要求削减成本的常见领域。但上述情况的挑战在于防止质量问题并确保可靠性。在大批量生产时，我们通常寻找最低价格技术可接受（LPTA）解决方案。现在，让我们通过一些简单的例子来探讨如何为大批量生产做准备。

部件编号整合

这应该是开始降低成本的最明显的地方，同时可能提高最终产品的可靠性和质量。合并零件编号意味着尽可能在整个物料清单中使用单一零件编号。正确执行此操作可能涉及将无源元件串联或并联以达到目标设计值，使用一种类型的针头连接器等。这样做可以让您获得元件的批量折扣，当您查看一些组件如分立半导体和连接器时，这些节省的成本可以迅速累加。

Octopart的数据库显示了整个供应链上批量购买的价格优惠。

零件包装合并

在最终确定电路板时，特别是对于无源元件，您可以通过合并到单一封装大小来进一步获得数量折扣，而不会影响可靠性。在pcb上看到混合封装大小是常见的，这通常是出于功率额定的目的。但是，如果您知道某些部件不需要如此高的功率额定，您可以将具有共同值的无源元件更改为较小的封装。这可以让您获得下一个批量折扣阶梯，而且对PCB布局的更改最小。

PCB材料

您的PCB中的材料总是会产生一些成本，但它们将是性能和可靠性的主要决定因素。如果您的板不需要高级FR4层压板、高TG材料、高CTI材料或PTFE，则不要在您的构建中指定它。在选择堆叠材料时，考虑电路板最终的操作环境。

对于表面处理也是如此。一旦您在表面处理中添加了贵金属，您将看到成本增加。如果这不是出于性能或可靠性的需要，则坚持使用ImSn、HASL或Sn-Pb合金镀层。

PCB中基于金的镀层大大增加了成本，但对于可靠性来说非常受欢迎。

表面涂层和额外材料如保护涂层也增加了成本。它们可能是可靠性或功能的重要决定因素，因此在更换为低成本材料或取消材料之前要小心。如果成本是您产品的主要竞争因素，请保持您的材料选择符合LPTA（最低价格技术可接受）哲学。

裸板特性

在生产过程中，每块电路板都将经过多次检查和测试，以确保其正确制造。但在将电路板投入生产之前，您有责任测试多个原型，以识别电路板上可能反复出现的任何缺陷。您的团队需要在生产前规划中彻底解决这些问题。 如果您的合同制造商的质量团队开始注意到重复的缺陷，他们会回过头来告诉您这些缺陷，以便可以改进设计。很难概括任何构建的最常见的缺陷是什么，但一些常见的缺陷可能包括：

• 焊料不足或过多
• 焊盘之间的桥接
• 焊膏掩模脱落
• PCB内部的桥接或短路
• 与焊盘的连接不良（墓碑现象、枕头头现象等）

在某些时候，我见过这个列表上的每一个缺陷。我遇到这些情况是在板特性对于能力过于激进，或者当一个焊盘图案没有为组件引脚间距正确设计时（或两者兼有）。这里最简单的方法是查看制造商能力中的板特性限制，并应用安全余量；这可以解决组装中发现的许多较简单的质量问题。

低焊盘至平面间隙的内部NFP可能会造成短路的机会。

部件替换

在您的原型测试过程中，您可能已经确定了一些必要的部件替换，以确保可靠性。我认为最常见的是需要提高某些部件的温度限制，这绝对是我经历过的。

另一个存在部件替换机会的领域是在某些组件的精度级别，如被动元件。一些被动元件需要非常高的精度值，例如当它们用于精密测量且其值是计算的一部分时。可能最常见的例子是在ADC中进行精密测量。

如果您的电路板上有很多不需要的1%精度部件编号，请将它们替换为5%或更宽容的公差组件。这也将降低成本。只要它们用在正确的部件上，您不会看到任何可靠性上的影响。

生产计划

以上内容主要集中在PCB和PCBA上，但是完整生产一个电子设备还涉及更多内容，不仅仅是PCB。产品制造通常需要与制造商签约，以提供外壳、线缆、连接器，甚至产品包装；没有一个设施能够一手包办全部。并不是所有PCB制造商都会提供这些服务，相反，你将需要与另一个制造商合作，以完成这些任务。

还有物流的问题。必须有人负责协调所有这些不同材料和零件的交付。首次扩展规模的公司甚至可能需要在成品上实施自己的内部质量控制措施，这也需要一些物流努力。

当公司决定将产品推向市场时，会有很多超出PCB/PCBA的前期生产计划。与你的团队一起查看上述所有领域，包括物流方面。决定哪些工作将保留在内部进行，哪些将外包。这甚至可以包括定制组件的生产或组装，如定制变压器和连接器。早期的一些规划可以简化整个过程，并帮助你快速以高质量的产品进入市场。

无论你的团队是正在创建高级原型还是将新产品转入生产阶段，Altium Designer®为PCB设计师提供了他们设计成本和质量所需的一切。当你准备好与你的制造商分享输出时，你可以使用Altium 365™平台来协作设计和生产。

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