电子产品的成本效益:模拟在成功中的作用

2019年7月12日

彩色像素的彩虹从右向左上升

就时间而言，18世纪离我们只有一步之遥。18世纪开始了第一次工业革命和“启蒙时代”。创新刺激了突破性的发明，如蒸汽机、钢琴、六分仪、热气球、织布机、抽水马桶、燃气轮机、滚珠轴承和天花疫苗，为探索、舒适、享受和改善健康打开了新的大门。科学推理成为主流。

但为什么要考虑300年前发生的事情呢?推动创新的热情又激发了看待现在一切事物的新方法。对我们来说，印刷电路板的设计和生产不断变化和改进。新技术已经开始将已经自动化的pcb制造实践转变为新的方法。3D打印和光学陷阱将我们带到了不久的将来，具有成本效益的电子元件组装。

机器的崛起和越来越多的机器

如果有机会，请参观PCB制造工厂。当我们通过设计、测试和文档流程处理移动PCB概念时，我们的工作只是涉及工程师、技术人员和机器人的一系列精确交互的开始。

在工程师审阅设计文件，技术人员将打印设计转移到清膜，然后转移到光刻胶工艺后，机器人的数量和类型就会大大增加协助生产pcb令人难以置信。让我们快速看看不同的机器人动作涉及从切割铜坯到将PCB运出门。

切割镀铜FR-4玻璃纤维切成合适的尺寸，并磨平边缘
将铜坯上的光刻胶膜暴露在紫外线下
显影，剥离，清洗，印刷电路板
涂一层保护层
用灯光扫描电路板，使用检查摄像机，并将电路板与原始设计进行比较
磨粗板子，为预孕做准备
应用pre-preg
构造多层pcb内层
钻孔PCB
电镀通过
敷焊罩
创建PCB的外层
干燥并移除焊锡罩
应用液体焊料，并使用热风表面平整(HASL)以获得良好的焊料附着力
涂抹丝印
使用计算机控制的微型探针测试所有路径组合的电气连接
包装和运输PCB

唷!现在，我们可以集体呼吸了。但是，我们对机器人流程的探索还没有结束。用组件填充电路板并将PCB放置在外壳中需要另一种相当酷的设备组合。

电子产品的成本效益:钱，钱，钱

这些奇妙的创新把我们带到了哪里?我们有能力生产更复杂的刚性、刚性-挠性和挠性设计，消费者和行业对更多功能、更高质量和定制的期望要求更高的精度和更高的费用。每个设计都面临着短时间上市的压力、严格的合规要求和供应链挑战。

我们可以将概念转移到生产的成本分成开发、扩展和制造。开发成本使我们项目从工程概念到原型．这些成本包括生产空白PCB和将组件焊接到电路板上。在某种程度上，尺寸、层数以及通孔和盲孔的数量会影响原型的成本。组件总数、最小引脚间距、使用无引线组件(如球栅阵列(BGA))和使用双面板都增加了原型成本。

扩展成本包括从原型阶段到真正量产产品阶段，包括安装、FCC、UL、RoHS和其他认证以及知识产权费用。制造成本考虑的是制造单位的实际每单位成本。在此基础上，我们增加了零售包装设计和开发成本。

这让我大开眼界。大多数复杂的电子产品都有总开发、扩展和制造成本金额高达数百万美元。

PSpice电路参数建模运行

PSpice可以根据您的电路目标自动查找组件值。

模拟软件拯救

18世纪的创新和发明继续影响着我们的生活。以同样的方式，先进的PCB设计软件使我们能够响应预期，并找到具有成本效益的方法，快速将概念转移到生产。由于功能的集成，使用设计软件可以降低原型设计成本。

新的PCB设计应用程序通过使用3D技术集成了电气和机械设计。通过能够操作在建议的外壳内填充组件的PCB，可以节省成本。机械分析模拟和预测组件和子组件的装配级质量。有了这个功能，您可以克服组件高度和其他几何限制，影响板和外壳的配合。

PCB设计软件还允许您测试电路板的电气功能，并评估数字双胞胎的性能。您可以使用PSpice和其他工具来验证连接性并执行测试和可靠性检查。此外，设计工具集允许您选择最佳路由选项，以最大限度地减少电磁干扰(EMI)，并在电路板进入原型阶段之前解决差分对的问题。PCB设计软件套件中的其他工具简化了为设计选择组件和使用组件库的过程。例如，在组件库中找到的信息可能表明，选择成本较高的0402电容器可能会节省电路板空间，同时提高可靠性。

您的设计软件还会生成准确的物料清单(BOM)、输出文件和文档，以确保项目成功。高级文档加上模拟工具，可以防止制造商抱怨PCB在投入生产前需要做更多的工作，而不是冒着由于通信不良而导致的断开连接的风险。PCB设计软件还包括将您的设计转换为工厂使用的语言的功能。拥有这种能力可以降低由于居住在不同国家的工程师对文档的误解而必须重新设计的风险。

这些工具都可以减少(有时甚至消除)开发和扩展阶段后期可能出现的成本。您使用高质量的设计软件，通过确保材料的及时交付，消除在制品成本，并改善对正确组件的访问来推动生产过程。