最終產(chǎn)品成本的高達(dá)80％取決于其設(shè)計(jì)方式（其余部分通常由管理費(fèi)和資本成本支付）。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)時(shí)降低產(chǎn)品成本對(duì)于生產(chǎn)成功且具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的最終產(chǎn)品至關(guān)重要。制造和裝配設(shè)計(jì)是檢查產(chǎn)品組件和裝配成本的正式方法，旨在降低成本，然后再開始實(shí)際生產(chǎn)。本文將首先對(duì)裝配概念的制造和設(shè)計(jì)進(jìn)行一般性討論，然后將在隨后的條目中詳細(xì)討論，討論有關(guān)制造和裝配設(shè)計(jì)的PCB設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。最后，最后一篇文章將結(jié)束本系列討論最常見的PCB設(shè)計(jì)問題。

在不斷描述之前，有必要討論“制造設(shè)計(jì)”這個(gè)術(shù)語是怎樣的在更一般的術(shù)語和更具體地討論P(yáng)CB制造時(shí)使用。 用于組裝的制造和設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)在一般意義上可以指原型或概念設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化和優(yōu)化，以準(zhǔn)備其制造。當(dāng)這些術(shù)語用于討論P(yáng)CB時(shí)，它們通常意味著更直接地檢查潛在的制造問題。本系列的第一個(gè)條目將使用前一個(gè)定義，因?yàn)槲覀冊(cè)趶V義上討論概念，第二個(gè)和第三個(gè)將使用后一個(gè)定義，因?yàn)槲覀儗⒅攸c(diǎn)轉(zhuǎn)移到PCB制造和裝配。

制造和裝配設(shè)計(jì)概述

一般來說，討論制造和裝配設(shè)計(jì)的目的是確定如何設(shè)計(jì)可以制造的產(chǎn)品并以最具成本效益的方式組裝。制造設(shè)計(jì)（DFM）涉及降低總體生產(chǎn)成本，更明顯的是，裝配設(shè)計(jì)（DFA）涉及減少材料投入，資本間接成本和減少勞動(dòng)力。兩者都注重標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也尋求縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。兩種方法的組合通常也稱為制造和組裝設(shè)計(jì)（DFMA）。后面的部分將討論兩種類型的分析，因?yàn)樗鼈兠芮邢嚓P(guān)，并且這兩個(gè)術(shù)語經(jīng)常互換使用。

一般規(guī)則制造和裝配的PCB設(shè)計(jì)符合

首次創(chuàng)建概念設(shè)計(jì)后，DFMA分析開始。概念設(shè)計(jì)可能涉及創(chuàng)建原型或開發(fā)新版本的產(chǎn)品。在創(chuàng)建概念設(shè)計(jì)之后，可以通過DFMA分析來檢查該設(shè)計(jì)的物料清單（BOM）。 DFMA堅(jiān)持的規(guī)則如下所示：

?最大限度地減少設(shè)計(jì)中的零件數(shù)量

減少PCB設(shè)計(jì)中的元件數(shù)量是一項(xiàng)直接的目標(biāo)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它會(huì)降低設(shè)計(jì)成本和裝配的復(fù)雜性，雖然不是很明顯，但它有很大的好處。例如，當(dāng)拾取和放置機(jī)器用于填充PCB組件時(shí)，它們僅限于它們可以在單次通過中支持的組件數(shù)量。注意拾取和放置機(jī)器在組裝電路板時(shí)使用的部件數(shù)量可導(dǎo)致不明顯的成本降低。例如，如果設(shè)計(jì)需要20K的電阻器，并且設(shè)計(jì)中已經(jīng)使用了10K的電阻器，那么使用兩個(gè)串聯(lián)的10K電阻器實(shí)際上可能更便宜，這樣可以減少拾取和放置機(jī)器的次數(shù)。同樣，尋找能夠?qū)⒛牟糠衷O(shè)計(jì)整合到單個(gè)IC中的標(biāo)準(zhǔn)集成電路可以加快裝配時(shí)間并將部分測(cè)試要求轉(zhuǎn)移到IC制造商。因此，注意PCB元件數(shù)量和類型可能是降低整體PCB生產(chǎn)成本的最重要步驟。總之，如果最終設(shè)計(jì)不需要零件，則消除它將降低BOM成本，降低采購(gòu)成本，處理時(shí)間，測(cè)試時(shí)間和裝配人工輸入。

?開發(fā)模塊化設(shè)計(jì)

如果可以在多種不同產(chǎn)品中使用這些模塊，請(qǐng)考慮將PCB設(shè)計(jì)拆分為功能模塊。增加從制造商訂購(gòu)的特定模塊的數(shù)量可以大大降低該模塊的每單位成本。另外值得注意的是，使用模塊可以通過簡(jiǎn)化測(cè)試過程來降低測(cè)試已完成組件的成本和復(fù)雜性。較小的系統(tǒng)本身比較大的系統(tǒng)更容易測(cè)試和修復(fù)。顯然，您可以從模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序中獲得的成本效益必須與使用多個(gè)模塊相關(guān)的增加的互連成本進(jìn)行權(quán)衡。模塊化設(shè)計(jì)功能的其他優(yōu)點(diǎn)包括易于設(shè)計(jì)更新，跨多個(gè)產(chǎn)品的子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化以及產(chǎn)品子系統(tǒng)設(shè)計(jì)故障的簡(jiǎn)單故障排除。

?努力使用標(biāo)準(zhǔn)組件

使用標(biāo)準(zhǔn)組件可以大大減少設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間和成本。毫無疑問，指定復(fù)雜的自定義解決方案將大大增加任何產(chǎn)品的前期成本，并可能使設(shè)計(jì)不可行。使用更常見的組件還可以簡(jiǎn)化產(chǎn)品的供應(yīng)鏈并減輕組件供應(yīng)問題。更喜歡標(biāo)準(zhǔn)組件的另一個(gè)好處在于，在用于PCB設(shè)計(jì)之前，他們的足跡更容易驗(yàn)證。

?更多地依賴于多功能組件

只要電氣元件在設(shè)計(jì)中有多種用途，PCB設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該利用它。例如，使用也可以在設(shè)計(jì)中用作散熱器的外殼可以顯著節(jié)省設(shè)計(jì)成本。兩用器件的另一個(gè)例子是使用支座作為通過PCB上連接的安裝孔從PCB到PCB外殼的接地連接。

?多種產(chǎn)品中使用的設(shè)計(jì)模塊

在一系列產(chǎn)品中使用標(biāo)準(zhǔn)零件可降低處理成本并實(shí)現(xiàn)大批量采購(gòu)成本。這個(gè)概念也可以擴(kuò)展到產(chǎn)品模塊。如果一個(gè)模塊可以用于多個(gè)產(chǎn)品，更高的產(chǎn)量可以降低所述模塊的成本，并最終降低成品成本。

?設(shè)計(jì)易于制造

選擇在制造過程中需要較少處理的PCB材料可以大大簡(jiǎn)化產(chǎn)品制造。避免操作（例如必須使用合適的外殼材料涂漆外殼）可以消除整個(gè)制造步驟并降低產(chǎn)品成本。此外，確保設(shè)計(jì)組件不會(huì)產(chǎn)生過大的公差，可以消除組裝過程中耗時(shí)且昂貴的零件返工。

?如果可能的話，減少并避免使用緊固件

當(dāng)要組裝PCB時(shí)，與所有產(chǎn)品一樣，它的成本更高使用緊固件安裝組件，而不是使用壓配合式安裝技術(shù)。要利用這一點(diǎn)，請(qǐng)嘗試減少裝配中緊固件的使用。一種方法是使用表面貼裝版本的電源IC，并將散熱集成到電路板的設(shè)計(jì)中。例如，從使用外部散熱器的TO-220版本的IC切換到使用PCB作為集成散熱器的D2PAK版本，可以在最終設(shè)計(jì)中節(jié)省大量資金。

?最小化裝配方向

如果可能，應(yīng)從裝配的同一側(cè)開始沿一個(gè)軸安裝所有零件。這通常被稱為“自上而下”組件，其中所有組件從頂部安裝到最終組件。使用這種單面裝配工藝可節(jié)省在裝配過程中轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品所需的時(shí)間。因此，與所有設(shè)計(jì)決策一樣，PCB設(shè)計(jì)工程師必須權(quán)衡是否更好地生產(chǎn)具有放置在電路板兩側(cè)的元件的較小PCB而不是設(shè)計(jì)更大的PCB，其中元件僅放置在電路板的一側(cè)（ PCBCart具有處理單面PCB組裝和雙面組裝的能力。

?最大化元件布局驗(yàn)收

工程師應(yīng)設(shè)計(jì)PCB，以便減少元件安裝誤差。這可以通過使用具有更高尺寸公差（更高的引腳間距）或避免諸如墓碑石之類的問題的組件來實(shí)現(xiàn)。使用設(shè)計(jì)具有高水平放置公差的零件可以大大降低組件的故障率。另外，使用剛性且可預(yù)測(cè)尺寸的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)還可以提高正確放置組件的速率。此外，機(jī)器視覺類型反饋系統(tǒng)和其他形式的反饋使得放置自動(dòng)化過程能夠大大提高產(chǎn)量。

?最大限度地減少PCB組裝期間的重新定位和處理

在裝配過程中重新定位PCB的任何時(shí)候都會(huì)增加在PCB上組裝元件所需的時(shí)間。很容易理解，只要PCB的兩側(cè)和元件安裝在PCB的正面和背面，就會(huì)發(fā)生重新定位。如果可能，請(qǐng)?jiān)陔娐钒宓膯蚊媸褂盟斜砻尜N裝元件。僅使用表面貼裝器件會(huì)將組裝過程的焊接部分限制在單個(gè)回流步驟，而包含通孔元件可能需要額外的波峰焊接步驟或手動(dòng)焊接。

用于制造和組裝的PCB設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

?更少的零件需要處理

?可以降低物料清單成本。

?處理成本可以在一定程度上減少。

?人工和能源投入可以

?可縮短整體制造時(shí)間，從而大大提高制造效率。

?復(fù)雜性越低，可靠性越高。

?產(chǎn)品可以更具競(jìng)爭(zhēng)力。

?將獲得更高的利潤(rùn)。