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、冲水马桶、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。

但为什么还要考虑300年前发生的事情呢?同样的热情推动了创新，然后刺激了新的方式来看待现在的一切。对我们来说，印刷电路板的设计和生产不断改变和提高。新技术已经开始将已经自动化的多氯联苯制造实践转变为新的方法。3D打印和光学陷阱把我们带到了不久的将来，电子元件的成本效益组装。

机器的崛起和越来越多的机器

如果你有机会，参观PCB制造工厂。虽然我们在设计、测试和文档编制过程中使用移动PCB概念，但我们的工作只是一系列涉及工程师、技术人员和机器人的精确交互的开始。

在工程师审阅设计文件，技术人员将打印设计转移到清膜上，然后再转移到光刻胶工艺上之后，机器人的数量和类型都非常多协助生产pcb,让人匪夷所思。让我们快速看看不同的机器人行动涉及的一切从切割铜空白航运PCB出门。

切割镀铜FR-4玻璃纤维切成合适的尺寸，边缘弄光滑
将铜毛坯上的光刻胶膜暴露于紫外线下
开发，剥离，清洗，印刷电路板
涂一层保护层
用光扫描单板，使用检查摄像机，并将单板与原始设计进行比较
把纸板磨粗，为预孕做准备
应用pre-preg
构建多层pcb内层
钻PCB
电镀通过
涂抹焊锡掩膜
创建PCB的外层
擦干并取下焊膜
使用液体焊锡，并使用热风表面平整(HASL)，以达到良好的焊锡附着力
应用丝网印刷
使用计算机控制的微型探针来测试所有路径组合的电气连接
包装和运输PCB

唷!现在，我们可以一起呼吸了。但是，我们对机器人加工的尝试并没有结束。用组件填充板和将PCB放置在一个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

所有这些奇妙的创新带我们去了哪里?我们有能力生产更复杂的刚性、刚性-挠性和挠性设计，以及消费者和工业对更多功能、更高质量和定制的期望，需要更高的精度和更多的费用。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。

我们可以将一个概念转移到生产的成本分成开发、扩展和制造。开发成本使我们从工程概念到原型的项目．这些成本包括生产空白PCB和焊接组件到板上。在某种程度上，尺寸、层数、通孔和盲孔的数量都会影响原型机的成本。组件的总数、最小引脚间距、使用无引线组件如球栅阵列(BGA)以及使用双面板都增加了原型成本。

规模化成本包括从原型阶段到真正量产产品阶段的转变，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该单位的实际成本。在此基础上，我们再加上零售包装设计和开发成本。

这是大开眼界。大多数复杂的电子产品都有开发、扩展和制造成本的总和金额从数百万美元不等。

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。

模拟软件的救援

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，并找到快速将概念转移到生产的成本效益方法。由于功能的集成，使用设计软件可以减少原型制作成本。

新的PCB设计应用通过使用3D技术集成了电气和机械设计。成本的节省是通过您的能力来操作PCB, PCB中包含了在拟议的外壳内的组件。力学分析模拟和预测组件和子组件的装配级质量。有了这种能力，您可以克服组件的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您的电路板的电气功能和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的路由选项，以最小化电磁干扰(EMI)，并在板移动到原型阶段之前解决差分对问题。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，在元件库中发现的信息可能表明，选择成本较高的0402电容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精确的材料清单(BOM)、输出文件和文档，以确保项目的成功。高级文档加上模拟工具可以防止制造商抱怨PCB在投入生产之前需要更多的工作，而不是冒着沟通不畅导致的断开的风险。PCB设计软件还包括将您的设计翻译成工厂使用的语言的能力。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进行重新设计的风险。

这些工具中的每一个都减少了——有时甚至消除了——在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，通过确保材料的准时交付，消除在制品成本，并改进对正确组件的访问，从而推动生产过程。