題:
從製造的角度來看,如何確保電子設計良好?
superczan
2014-12-22 12:19:01 UTC
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我是電子設計的初學者。我在相當複雜的PCB設計方面有一些經驗。我想設計一種希望可以賣很多東西的產品。從製造的角度來看,如何確保設計便宜?我的意思不是要進行單個PCB製造,而是要進行批量生產。我使用常見的微控制器,例如德克薩斯州的atmel儀器。這是批量生產的方式嗎?

最小化零件成本。最小化BOM數量。減少組裝時間。最小化,最小化,最小化。
測試時間也要花錢。如果您可以提前計劃並在設計階段合併測試策略,以最大程度地縮短測試時間,那將有所幫助。
正如伊甘西奧(Igancio)所說,從更少中獲取更多。設計產品的一半是零件採購-您可以花費大量時間來整理供應商和有用零件的清單,這些清單便宜且可用於所需的批量生產。
幾個EEVblog條目:https://www.youtube.com/watch?v=VXE_dh38HjU http://www.youtube.com/watch?v=Uemr8xaxcw0和https://www.youtube.com/watch?v=2zGisPMNstI
我認為,如果在這個主題上還沒有一個,那麼這可能會成為一個很好的Community Wiki。
投票要重新開放,因為儘管無法完全回答問題,但我們確實獲得了一些不錯的答案,並且對該問題進行了30次投票,表明這是社區確實希望看到的一種問題。
七 答案:
The Photon
2014-12-22 12:42:31 UTC
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要降低製造成本,有一千件事情需要考慮,但是一些重要的事情是

  1. 大批量生產。這將批次的設置成本分散到更多的單元中。例如,您會發現,隨著批次數量的增加,板坯的成本下降得非常快。

  2. 與您的組件成本進行談判。標價只是談判的起點。一旦您開始批量購買並且供應商知道您是認真的(並且不需要更多支持),請返回並再次協商。 (要獲得更強的地位,請盡可能在多源組件中進行設計)

  3. 減少流程步驟。例如,焊盤內鍍通孔增加了電路板製造的步驟,而SMT與通孔元件的混合則增加了組裝的步驟。

  4. 減少BOM表中的行數。這減少了採購工作量,並增加了每個零件編號的採購量。例如,如果您同時擁有49.9和51.1歐姆電阻,請檢查是否可以使它們都具有相同的值。或者,如果您有3個具有不同輸出電壓的線性穩壓器,則對它們全部使用相同的可調類型,而不是3個不同的固定輸出部件。

  5. 盡可能地設計公差。例如,如果可以使用6百萬條磁跡,請不要使用4百萬條磁跡。如果可以承受+/- 25密耳,請不要在電路板尺寸上指定+/- 10密耳。等等,您的公差越寬鬆,您的產量就越高。更好的是,如果您可以使公差足夠寬鬆,甚至可以消除在最終測試中對其進行測試的需要。

  6. 使電路板更小。在標準面板上安裝的板越多,材料成本就越低。

  7. 可測試性設計。這可能意味著為指甲床測試儀添加測試點,或者可能意味著使設計本身能夠測試所有必要的功能(BIST)。

  8. 使用標準工藝,而不是外來工藝:用熱風焊接水平代替鍍金,通過通孔而不是盲孔,綠色阻焊劑而不是紅色等。

  9. ol>
最小化BOM,如果您在板上使用許多10k電阻並且需要一個5k,則只需並聯兩個10k。如果您使用許多1k且需要2k,請串聯使用兩個。如果您使用大約1k的LED並需要470歐姆,那麼也請使用1k的LED。
Some Hardware Guy
2014-12-22 20:40:52 UTC
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這裡已經有一些不錯的答案,所以我將添加更多內容。

  1. 與您的組裝商和pcb晶圓廠緊密合作,他們通常會提供dfm(製造反饋),這將有助於您了解如何更改產品以使其更易於製造。音量越高,您對與yeild相關的每件小事情的把握就會越自然。

  2. 最小化組裝操作。您可以在電路板的單側使用所有表面安裝組件嗎?添加第二面是組裝的另一項操作,他們必須返回生產線,否則運輸成本會上升。

  3. 組件選擇,那個很小的QFN零件肯定很便宜,哦,但是事實證明,這在組裝時花了我更多的錢,因為對於我正在使用的便宜的傢伙來說,這很難。這種通孔連接器比表面安裝版本便宜,但是使用它意味著您的電路板在組裝時必​​須經過另一步驟,即波峰焊,因此成本增加。

  4. HASL是一種廉價的表面塗層,但沒有銀浸或金ENIG的保存期限。大量採購時,您可能會批量購買電路板,並在數月內使用它們。如果一半的電路板由於氧化而報廢,那麼您就沒有節省任何金錢。

  5. 關於縮短測試時間的評論是對的,時間就是成本,並且測試需要時間。在中等音量下,您可能需要進行電路或蛤殼測試。大量的交易沒有時間或金錢。您可能只需要進行FVT,即對線路末端的電路進行功能測試。壞板只是一堆,以後可能會看也可能不會看。只要收益是可接受的,您只想保持生產線的尖叫。

  6. 除了已經說過的以外,
  7. PCB還請記住,PCB具有幾個成本因素。顯然,尺寸與成本有關,但浪費也與成本有關。板是在面板中製成的,因此您可以最大程度地利用面板,浪費的材料就是浪費。此外,您的晶圓廠還列出了一些標準的東西,以及可行但昂貴的東西。這種微小的通孔確實很有吸引力,但使用2密耳大一點的成本也許更低。您應該與他們核對。微小的走線寬度很棒,但是當搬到大批量商店時,對我來說可能又便宜了一點,僅比原來大1或2密耳。

  8. 層數也是一個大討論點2層比4便宜,是嗎?如果您要進行高於1Mhz的數字邏輯和I / O,您可能會發現通過EMI所需的額外成本和時間抵消了您的節省。多年來,我還沒有在百萬單位以上的設計上完成過2層板。但是我已經做到了,在我的情況下,使用擴頻時鐘可以節省發射的生命。肯定有一些董事會認為2層更為合適,但我一直都是4層的擁護者。

  9. 有關組件選擇的更多信息。我喜歡有關二次採購的答案,並考慮使用便宜零件而不是更可靠零件的決定。有趣的是,好價格通常以各種方式隱藏。通過推動研究和工作,您可以找到更好的定價。不確定您位於何處,但在美國的Compaines似乎想給我們更高的價格,比我在中國報價的價格高。通常,有些零件只向中國市場銷售,您甚至必須了解價格才能獲得。我曾經有一家公司進來介紹他們的產品線,然後我開始問他們原來只有中國的產品。他們停下來,問我我對他們的了解,然後關閉了他們的展示,並打開了一個全新的關於他們在美國未售出的便宜得多的零件的通知。

  10. 談判,如果你具有第一價格不是價格的數量:)也許第三或第四價格是正確的價格。我們只是說了一部分,就從10美元漲到了2美元,不,我要和您的競爭對手一起去做(那是真的)。在某些時候,請記住,如果零件的價值與您相等?如果您要獲得更多的可靠性和支持,那麼付出幾分錢是值得的嗎?

  11. 建議。我假設您不是一家財大氣粗的大公司,而營銷團隊已經在宣傳您的產品?在這一點上,您更像是一個單一的初創公司。我將為您提供關於建立公司或新產品時進行規模擴展的最佳建議。別。專注於獲得一個或十個客戶的需求。為此。然後得到您的下一個十個,下一個一百個,並隨您的客戶群擴展。對我們來說,製造產品並不是獲得客戶的難事。如果您發現只有在獲得一定數量的價格時才可以出售產品...也許這是從錯誤的產品開始的:)這是偉大的文章

  12. ol>
您的觀點1非常有效。知道他們可以多麼便宜地製造設備的最好的人是製造設備的人。用那個
好答案+1。非常感謝結尾處的鏈接,它非常鼓舞人心且內容豐富。
hbaderts
2014-12-22 13:33:51 UTC
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經常被工程師低估的一點是找到所有組件的第二個來源。不僅要進行價格談判(如@The Photon(在他的出色回答中所述)),而且還可以確保如果不再出售其中一個組件,則不必扔掉PCB;如果有組件,則可以避免麻煩無法預料的交付/供應問題。對於二極管等而言,這很容易,但是還嘗試找到與引腳兼容的穩壓器,如果可能的話,甚至從其他製造商那裡獲得與引腳兼容的微控制器。

如果您的電路版本不同,例如NPN / PNP輸出,不同的接口,電壓版本等。通常為所有版本創建一個PCB比為每個版本創建PCB便宜。然後,您可以只組裝特定版本所需的零件。

如果PCB上還留有空間(例如,給定了PCB的機械尺寸),則可以添加用於EMC保護的封裝,例如TVS二極管或去耦電容器。

相關內容:我已經看到很多主板使用“靈活”的零件尺寸來替代。[例如,該Arduino設計為使用QFN或SOIC封裝。](http://i.ebayimg.com/00/s/MTYwMFgxNjAw/z/BlwAAOSwVFlUDaca/$_57.JPG)/www.ebay.com/itm/111472445403)
sweber
2014-12-22 14:55:59 UTC
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我從裝配公司(實際上是一家5人公司的老闆,總是與客戶進行交談)得到的一個提示:

我們有一塊帶有24個“歐洲DIN連接器”的電路板。它們就像帶有2x16或3x16引腳的標準引腳接頭連接器。

將電路板進行波峰焊接,然後將連接器平行拉過波峰,即同時焊接連接器的所有引腳。因此,液態錫局部冷卻,並且引腳之間橋接的風險增加。如果將連接器垂直拉過波浪,則風險會小得多。

在我們的案例中,我們有大約26個板,他們手工對其進行了重新加工。但是在更大範圍內,您不會這樣做,這會降低您的產量。

通常,將板子拉到前面朝短邊的板上,因此,如果長引腳插頭之類的零件與長邊平行,那將是很好的選擇。

Spehro Pefhany
2014-12-22 17:47:41 UTC
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確定您的電路板的製造數量,地理區域,並在這些條件下使用適當的零件和材料。

您可以批量生產中國製造的具有“美國”或“歐洲”設計的紙板,但這並不是最佳選擇。最好使用市場上價格便宜的零件(這可能意味著使用較早的零件,使用消費產品中常見的零件或退出您不熟悉且沒有英文數據表的現代零件,因為製造商不希望一次銷售少於50,000件)。您可以選擇在部分設計中使用穿孔紙酚醛紙板,而在其他部分中使用花式多層紙板。

在足夠大的數量中,不用擔心第二次採購,唯一重要的是您可以降低成本多少。該產品始終可以重新設計。相對而言,工程時間是免費的。您可能不得不將笨拙的微控制器與笨拙的開發系統一起使用,以節省幾分錢,另一方面,您可能會發現在高端微控制器上談判非常低的價格是有意義的,因此您可以利用開源軟件和速度發展。當數量真正變大時,成本就會變得低得多-我記得有可能以Digikey的100的價格的1/20獲得非常令人印象深刻的DSP,因為製造商有動機進軍那個市場,而總的錢仍然是對他們有吸引力。他們甚至可以提供軟件。

如果數量不多,則必須擔心產品的長期可用性(查看歷史記錄和價格),通過使用多個供應商來分散風險等。請謹慎鎖定與高揮發性或時尚產品相關的技術。某些產品的使用壽命可能長達六個月。

不要屈服於誘惑並使用低質量的組件-重建聲譽非常昂貴。這尤其適用於機電部件。確保任何必需的安全機構批准都是真實的和最新的。確保使用合適的供應商進行組裝-如果您一次訂購2萬件,那麼您將不會對頂級供應商產生一點興趣,除非那裡有一些令人信服的故事(涉及未來業務以及當您看到結果時,在降低成本的裝配車間上節省金錢可能真的會受到傷害。如果組件可能涉及專利,請確保驗證所需的許可證是否已到位以及專利使用費是最新的。

我唯一不同意的是工程時間是免費的,甚至是“相對而言”。一旦產品超出其生命週期的R&D部分,對工程團隊進行改革,尤其是一旦原始團隊分散精力,就會變得非常昂貴。有各種各樣的研究表明,全面的設計策略如何通過“全面”設計方法節省資金-甚至全面開發方法也比離開研發部門並隨後重新啟動要容易得多。
@ScottSeidman我同意這是有爭議的。在諸如電源之類的東西上,每單位額外二極管的成本很容易增加工程師的薪水(尤其是在亞洲),而且每個人似乎都在使用並非第二來源的ASIC,因此在上下文中肯定是正確的。相反的態度(即使產量有限,西方工程人員的工資也是免費的)可能更普遍,因此您的建設性批評是正確的。
這也將與任何時間延遲相關的金錢成本有關。如果您是一家擁有龐大產品線的成熟公司,那麼在這里呆了幾週就可以吃飽了。如果您是一家新公司,沒有任何產品可以等待生產運行,那麼前幾周可能是生與死的區別。
@ScottSeidman特別是如果產品壽命以月為單位。我記得曾經看到一張商用(電信)產品(而不是消費產品)的圖表,在該圖表中,您可以看到,如果可以將其提前一兩年推向市場,並且如果以後可以推向市場,那麼幾乎所有的工程費用都是合理的。類似的金額是不可能賺錢的。
我想這就是在美國資格認證的“工程基礎”考試中可以很好地體現金錢成本的方法。
-1
hoosierEE
2014-12-23 23:40:53 UTC
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防禦性設計適用於產品生命週期的所有階段。

這些只是您的產品可能會遇到的一些階段:

原型

在原型的早期階段中,用於不同值組件的填充墊是很好的。但是,隨著您的設計接近完成,電路板應開始看起來完全像“大量生產”的那樣。這對於高頻或大功率電路尤其重要,在高頻或大功率電路中,PCB上的銅的形狀和大小與焊接到其上的東西一樣重要。不要忘記使用完全與大型生產運行相同的佈局和組件來做一小塊電路板。

製造

提到,您應該考慮製造過程。這也適用於多層PCB,尤其是內層:

用溶液蝕刻掉銅,然後在下一層將其覆蓋之前,必須先排幹銅,否則會截留蝕刻劑在董事會內部。這很難在以後進行調試,因為它是完全不可見的,並且可能不會立即失效。

因此,在鋪設電路板的內層時,請避免可能會夾住液體蝕刻劑的口袋或水壩。防止其正常排放。

裝運

設計在構建過程中易手多少次?如果一家公司生產電路板,另一家公司填充零件,第三家公司將完成的電路板組裝件放入外殼,則應將因反复包裝和拆包而導致的故障機會降到最低。這可能意味著諸如

  • 使用低矮的連接器(較短的槓桿臂更難以掛在氣泡包裝紙上)
  • 給組裝技術人員一些東西,所以他們不會用可能會折斷的東西來拿起木板。
  • 使其易於包裝。矩形比其他形狀更容易包裝,這意味著它們更有可能安全地到達下一個目的地。
Toby
2014-12-24 02:28:00 UTC
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這裡已經給出了所有好的答案。只是在調試/修復設計中添加了我的2c,這是生活中的事實,可能有些組件是從下游(內部或外部)進行RMA處理的。不僅易​​於組裝,還易於拆卸,以減少此類RMA單元的周轉時間。

設計決策示例這可能包括在使用較小的SMA組件上取得平衡,因為當所有其他組件均已安裝到位時,較小的SMA組件當然更難手動處理和放置。同樣,將物品包裝放得太近可能會導致它們在拆卸和更換附近組件時受到熱損害,從而導致實際上必須更換兩個或多個組件,即使其中只有一個出現故障。

另一種組件正在減少散熱量只能根據需要澆注。同樣,在拆卸和更換零件時,如果零件墊連接到不必要的大傾倒或其他散熱PCB功能,則需要使用熱風槍更長的時間,從而可能損壞附近的組件或損壞電路板表面/層。完全替換該單元。

過度約束或集中的組件集合也會使維修復雜化,例如如果一個組件阻礙了要更換的組件的訪問,或者只是阻止了手動探測的訪問。

第二批採購在將要生產的批量生產產品的RMA工作方面也具有重要意義

當然,在DFM,功能和整體物理產品設計所施加的約束之外,這些考慮當然是有點,但是對於任何潛在的大眾市場產品,仍應考慮這些因素。 / p>



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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