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假如您正在进行新产品研发…

by Jeffrey Beauchamp, Director of Technology & Engineering - NCAB Group USA

小小不同,大有不同。假如您正在开发一款新产品,并且希望设计-打样-量产一次成功,那么从一开始就按照行业通用的指南进行正确的设计,至关重要。

Close up of PCB design screen | NCAB

假设您正在经营一家初创企业,您花费了一年的时间从无到有设计一个产品。打样阶段已完成,虽然这一路上有些磕碰,但最终结果是完美的。您已经开始准备量产产品了。但您将产品设计发给多个供应商进行报价时,问题出现了。供应商纷纷反馈设计存在缺陷,无法进行量产,当然您也可以强行生产,不过需要支付5倍的价格,因为生产过程会需要供应商大量的支持。至于原因,只是因为您的产品设计中,导通孔的尺寸比许多工厂的成熟工艺能力能达到的要小0.001英寸(0.025mm),也是由于这种设计密度,限制了您对导通孔尺寸的优化空间。所以您的选择:推翻现有设计,从头开始,这意味着更多的时间和金钱成本。这种情况一旦发生,对任何一家公司来说都是巨大的损失,尤其是初创企业。

让我再重新解释一下产品设计与工厂能力之间的差距。有些多层板无需添加盲孔、埋孔或微孔,但设计中具有HDI结构。从技术上来讲,这个设计仍属于多层板设计,但它对制程能力的要求超出大多数多层板工厂的能力,某些情况下,甚至超出了许多HDI工厂的能力。我们能够看到,产品的设计密度要求成品孔尺寸小于0.006英寸(0.152mm)或钻孔尺寸小于0.00787英寸(0.2mm),这已经是许多海外工厂制程能力的上限。

NCAB供应链体系中的样板工厂,机械钻孔尺寸只能小到0.004英寸(0.1mm)。设置这个上限的部分原因,是中国的工厂,甚至是多品种小批量的工厂,都服务于批量生产。因此,当他们在进行机械钻孔时,一次性会对多个面板进行钻孔,来确保生产效率。美国和欧盟的工厂不支持批量,所以他们能够进行细致的钻孔,即便效率低下。

当设计中出现此类情况时,工厂的制程能力总是无法满足设计的需求。实际上,导通孔的尺寸是0.005英寸、0.006英寸或是0.007英寸,对成品板没有多大影响 – 只是为了帮助实现更高的设计密度。如果这是产品需求的一部分,那无可厚非,但大多数情况下,这样极限的设计是没有必要的。如果焊盘周围没有足够的空间来支撑更大的成品孔尺寸、更大的环形焊盘和更大的钻头尺寸,那么0.001-0.002英寸之间的差异可能会导致成本翻番甚至更高。

Graphics of via hole | NCAB
图1是一个简单的设计图,展示了导通孔和走线的一个位置关系。然而,当进行量产时,由于导通孔尺寸太小,无法使用机械钻孔这种性价比高的方式进行生产,那么就要求重新进行设计,增加导通孔的尺寸。这就意味着需要使用更大的钻孔尺寸,和更大的焊盘尺寸。那么,就会影响铜到铜的间距,该间距目前已经达到极限值0.003英寸。如果需要对导通孔进行一点改动,那么就会牵一发而动全身,需要整个重新设计,因为走线也需要被调整和移动。

面对复杂的设计,与您的PCB供应商商讨可行的方案

任何时候,只要您的导通孔尺寸小于0.006英寸(0.152mm),您都应该在确定最终设计前与您的PCB供应商进行确认,因为这已经超出了以最低总成本进行量产的范围。

我认为在某种情况下,或许设计师使用的是针对特定工厂的设计指南,而没有意识到这些指南对某些方面的要求已经超过了行业平均水平。在进行高端产品的设计时,我更寻求可靠和成熟。NCAB针对整个行业的平均制程能力,打造了一款通用的设计指南。该指南还明确了一般、中等及先进制程能力的范围。使用这样的设计指南,帮助您从一开始就能够处于纵观全局的有利位置,这样设计出来的电路板才能够在满足需求的同时,被高效生产。同时,如果您的产品需要转厂生产,那么,您同样可以有理有据、毫无顾虑地去寻找另一家工厂。

最最最重要的是,当您在进行复杂电路板设计,并且对PCB生产行业的平均制程能力不甚了解的时候,请尽早让您的供应商参与进来,以便设计的万无一失。设计中的一个简单的调整,就可以让一切变得不同。

 

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Get it right from the start with our PCB design guidelines. To prevent getting it wrong from the start, we have put together our design guidelines, to use as a checklist.