电子产品设计与开发“,
关键的外卖
DFMA如何指导设计和开发周期。
在不影响性能的情况下切实降低成本。
可能增加成本和周转时间的常见部件和功能。
电子产品的设计和开发需要坚持加工能力和组件的可用性。
鉴于大多数消费电子产品都倾向于一次性使用,大多数人不太可能考虑到为他们的设备供电的电路板上有大量的工作。设计和修改可能持续数月,有时甚至数年,原材料和组件必须经过令人眼花缭乱的流程才能成型为最终用户熟悉的最终产品。然而,一个奇怪的窥视揭示了一个高度繁忙的网络的痕迹,过孔和组件的组装,提供了整体功能不知疲倦地工作(经常是忘恩地!)在现代世界的幕后。
即使是那些有一些电子背景的人也会想知道市场力量也在改进设计中发挥作用。毕竟,每一块商业板的生产都考虑到盈利能力,而大批量的区块尤其容易受到单个成本增加数千或数百万倍的影响。电子产品设计开发着眼于抑制高产量的过程和部分,可以提炼成一些简单的指导方针和特征,尽可能避免。
DFMA包括电子产品设计和开发
面向制造和组装的设计(DFMA)抓住了用于全面生产的电子产品的核心意图。与原型设计一样,DFMA也必须达到工具和设备的精度,但还需要解决额外的预算限制。尽管原型设计可能能够摆脱成本效率较低的制造选择,但当批量膨胀到100个、1000个甚至更多时,这些选择将无法在财务上得到验证。
DMFA是两个独立但密切相关的设计协议的超集,它们都强调可生产性和低成本:
制造设计(DFM) -有助于简化板的施工的做法,包括在施工中使用的原材料到布局阶段。虽然这可以包括组装,但在上下文中它可能仅指裸板的制造。设计规则需要适应,这通常与易于放置和路由相对立。
装配设计(DFA) -应用最适合大规模组装的设计技术,包括最大限度地减少材料项目的费用。布局设计师将尽可能地减少所涉及的过程,如多步焊接。
设计阶段:任何设计的第一阶段对于大规模生产数量,工程师、设计师和机器操作员之间应该进行初步咨询。现代电子产品,特别是HDI设计,将是一场功能/最佳性能与可行性、工具分辨率或成本之间的竞争。从这个意义上说,布局设计师的作用是平衡工程团队的愿望与制造的现实。在密集设计中,DFMA可能需要牺牲一些质量水平来维持高容量指南,但这不应该随意执行。相反,工程师应该告知设计人员设计中的关键电路和网络,以便优先考虑诸如数据线、差分对、长度匹配和类似结构等关键特性。
为设计和开发效率提供行动计划
优化电子产品设计和开发周期归根结底就是在开发周期中尽可能早地进行更改,这样可以最大限度地节省成本,并且设计最灵活。由于人工、加工、材料和零件的复合成本,对电路板的修改在通过制造基准时增加了数量级。设计团队可以使用三管齐下的方法优化构建以提高成本效率:
- 零件缩减-尽管由于物理限制,功能膨胀不像软件那么猖獗,但它也会成为电子设计的一个问题。工程师应该关注核心功能和支持,并注意任何在不牺牲任何设计意图的情况下减少材料清单的机会。或者,一个成功设计的后续产品修订可以利用技术的改进和减少成本以获得更好的利润率。
- 材料成本——电路板本身的采购材料的另一个复杂之处在于,电气和机械性能都对设备的运行有影响。然而,在外壳中可能有替代材料的机会,以降低成本,同时仍然提供必要的刚性,减震和散热。
- 供应商批量谈判-尽管全球供应链问题导致的积压仍在持续,并影响着装配者的购买力,但采购团队可以利用早期模型和工具集的信息,在组装之前更有效地为大批量生产的零件定价。
通过避免一些常见陷阱来提高董事会的可行性
虽然pcb代表了广泛的设计机会,但有时实现可生产性的最简单途径是消除引入额外制造步骤的非标准功能。降低成本、提高产量和提高生产速度的最佳方式是尽量减少(理想情况下是消除)手工过程。虽然设计完整性始终应胜过可制造性,但工程师和设计师应尽可能确保电路板避免一些关键的麻烦夹杂物:
- 粘合剂,通常自动分配作为机器放置过程的一部分,较大的组件可能需要人工应用以提高振动弹性,密封销以防止枝晶生长,或其他粘接/涂层目的。根据粘合表面的不同,额外的固化时间或条件(如厌氧)会使生产复杂化和延长。
- 组件,由于各种原因,某些组件可能需要额外或替代步骤来适应制造。无论是缺乏与插入机的兼容性、清洁解决方案、焊接温度,还是其他缺陷,这些部件都需要人工组装来完成。此外,手工焊接比波焊或回流焊更容易出错。
- 杂项零件-垫圈、螺母、螺钉、垫片、跳线-所有这些都引入了补充劳动力,成为生产的瓶颈。具有不寻常元素(如套管引线)的组件会捕获焊料、助焊剂和清洗液等流体,这些流体通过短路或腐蚀和氧化损伤导致立即失效,危及长期可靠性。
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