PCB原型是什么？PCB原型有什么好处？图文结合，一文讲明白
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EMA介绍
今天是关于：PCB原型制作
一、PCB原型是什么？
PCB原型本质上是产品的早期样本，其目的是测试设计理念，并且查看是否可行。虽然大部分原型只是为了测试基本的用户功能而制作，但PCB原型还需要在某种程度上具有功能性，因为PCB原型制作是为了测试设计的整体功能。
在 PCB 原型制作过程中，工程师可以对不同的PCB设计和制造规格进行试验，以找出最有效的一种。
PCB原型
二、PCB原型的好处
1、缩短时间，节省成本
在设计PCB的过程中，工程师在创建最终产品之前进行多次迭代，就会造成时间线比较冗长，但PCB原型可以通过以下方式帮助加快整个设计和制造过程：
1）完整测试
PCB原型可以帮助PCB设计工程师快速准确地测试设计问题。如果没有这一个点，发现设计上的缺陷需要耗费更多的时间，如果没能及时交付，可能会导致客户不满，从而造成收入上的损失。
PCB设计图
2）客户提前看到产品，更好地沟通
客户通常希望在生产过程中的多个点看到产品，提供原型作为辅助，可以帮助更好地传导设计。也可以最大限度地减少和客户沟通，以及客户要求重新设计的时间。
3）最大程度地减少返工
PCB原型测试可以在投入生产之前查看和测试电路板，减少返工。如果有缺陷的产品投入生产，后期会花费更长的时间，而且花费更多的成本。
PCB
2、帮助制造和生产更顺利
使用第三方PCB原型制作服务时，可以选一个好的沟通者。设计过程中有几件事可能会导致错误，包括以下几点：
1）改版次数过多，没有沟通，导致分不清最佳版本。
在设计过程，可能因为客户或者设计团队变化，就会导致PCB版本积累和重叠，然后记录又不到位，导致版本无法识别。
也有可能会存在为了满足客户需求忘记最佳的设计。
2）设计盲点
设计师可能更擅长设计某一种特定类型的PCB，但是比如在其他领域的会比较少，可能会在设计中产生小问题。
3）设计规则检查 (DRC)
虽然DRC工具非常有助于发现设计中的明显问题，但是也存在局限性。
例如：RDC可以验证是否存在接地返回路径，但可能没有办法确定最佳走线几何形状，大小和长度。从而没有办法设置一个最佳路径。
这3个问题都会导致效率低下、设计缺陷以及设计人员在审查过程中遗漏的其他问题，一些原型制造厂商其实有方法避免这些问题，因此也可以在制作原型之前提出设计改进建议，使PCB原型更加适合测试过程。
pcb
3、提前测试和查看产品的功能
拥有准确、可靠的PCB原型可以更轻松地解决整个开发过程中的设计问题。高质量的原型准备代表了最终产品的功能，可以帮助工程师查看和测试以下方面：
1）PCB 设计
原型设计可以帮助工程师在开发过程中尽早发现缺陷，设计越准确，缺陷识别也就越准备，可以将设计成本降至最低，同时还缩短了项目时间。
2）功能测试
有一些，从理论上来是有效的东西，但是实践中却不是有效的。准确的PCB板有助于评估理论值，可以查看是否出现在实际值中。
PCB原型可以检查、评估产品的一些功能。
3）条件测试
很多产品都是需要应用到特殊环境中去，因此PCB产品必须要经过适当的测试，以便能确保在环境下正常的运行。
例如，原型通常会进行温度变化测试、功率变化测试、抗冲击测试等。
4）最终产品设计
PCB原型有助于确定是否要针对最终PCB设计调整计划的产品或者包装。
出于以上这些目的，准确的PCB原型可以大大简化其他流程，并可以帮助工程为投入生产计划做好准备。
PCB
4、单独测试组件
工程师经常使用原型PCB进行测试，作用最大的测试就是测试单一组件和功能。原型PCB测试主要是集成到PCB中的单个功能，确保可以按预期工作。这种类型的测试可以用于多种目的，包括：
1）测试设计理论
简单的PCB原型用于概念验证运行，允许工程师在进一步设计过程之前查看和测试设计理论。
工程师可以查看设计是否有效，如果无效，则找出问题在哪。
2）分解复杂的设计
通常简单的PCB原型会分解最终PCB的基础部分，确保设计在继续进行下一个之前执行一个基本功能。
逐步测试有助于以部分的方式识别设计问题，从而可以更快更准确的进行调整。单独的测试方法可以帮助工程有效且高效的测试单个功能。
PCB
5、降低成本
标准的PCB生产运行成本高昂，原型对于降低生产成本至关重要，可以帮助工程师解决和避免以下问题：
1）发现设计缺陷
工程师越早发现设计缺陷，就能越早修复它，修复成本也就越低。越晚发现问题，修复成本也就越高。如果问题一直持续到全面生产，就可能会破坏预算。
通过高质量的PCB原型制作服务，可以快速准确地发现并解决设计缺陷，从长远来看，可以降低成本。
PCB
2）确定产品调整
在某些情况下，对PCB的调整会导致PCB的形状或材料与原计划略有不同，可能会影响整个产品的规格和制造需求。PCB原型可以确定是否需要尽早调整产品，从而改进规划并降低产品和其相关包装重新设计成本。
简而言之，PCB原型制作可以帮助提高产品质量，同时降低整个制造过程的成本。
PCB
三、PCB原型制作规格
1、尺寸
这个非常简单，就是 PCB 的尺寸。PCB的成本与表面积成比例，必须要注意，合理利用空间，最大限度地降低成本。同样，形状不规则的PCB板设计会在制造过程中造成材料浪费，而同一块PCB板较小的矩形将会更加昂贵。
PCB尺寸迭代
第一个版本的继电器屏蔽占地面积接近 74.5 cm^2，还有很多未使用的空间。第二次迭代（原型！）减少了 65.4 cm^2 的占地面积。
2、层数
PCB中的层数是复杂性的基本指标。可以将额外的PCB铜层想象成堆叠在一起的高速公路。当组件和引脚之间的电气连接来说相互重叠时，可以在其中路路由电子的流量。
3、材料类型
标准的多层PCB由几块相互叠合的覆铜板组成。目前最常用的 PCB 材料类型是玻璃环氧树脂或更广为人知的 FR-4，其中 FR 代表阻燃剂，而数字表示其易燃性。
但在设计高速或 RF 板时必须小心，因为材料的介电性和厚度非常重要。
4、电路板厚度
根据铜层的数量，PCB 制造商将选择 PCB 核心尺寸，从而产生所需的电路板厚度。如果 PCB 封闭在一个狭小的空间内，可能需要 1.0 毫米或更小的厚度。制造商通常可以适应低至 0.4 毫米的厚度。
5、表面处理
焊盘电镀是一种技术，其中 PCB 的裸露铜表面镀有另一种金属材料，以提高焊盘在组装过程中的可焊性。最常见的电镀技术是有铅或无铅 HASL（热风焊料整平），在 PCB 组装过程中预先将焊料涂在电路板上。另一种技术是 ENIG（化学镀镍浸金）电镀。这是一种更昂贵的电镀技术，但提供了改进的抗氧化性和表面平坦度（平整度）。这使其成为大型 BGA 组件和外露接触垫或测试点的绝佳选择。
左侧的 PCB 镀有 ENIG，而右侧的 PCB 为标准 HASL。观察 HASL 垫是如何不均匀的，而 ENIG 垫是完全平坦的。
电镀处理
6、阻抗控制
如果PCB上有无线电（Wi-Fi、蓝牙等），可能需要指定阻抗控制。阻抗控制意味着一组指定的迹线（通常是 RF 网络）对其中传输的所有信号呈现已知电阻。
阻抗受多种因素影响，包括预浸材料的电介质、迹线宽度和阻焊层。控制阻抗对于优化无线天线性能非常重要。例如，Wi-Fi 天线电路通常被控制为 50 欧姆的阻抗。阻抗控制需要昂贵的设备，并非所有制造商都能够确保控制阻抗。这可能会增加制造成本，如果对受控阻抗的容差相对严格，成本则会更高。
7、最小宽度/间距
这是对 PCB 上铜走线的最小宽度以及各个走线之间的最小距离的度量。
左侧的板使用默认宽度和间距公差，而右侧的板要求更多。观察过孔上的孔如何不完全居中。当PCB 制造商无法遵守其公差时，这就会成为一个问题。因此，尽可能多地使用铜。
PCB
8、孔尺寸
电路板上孔和过孔（在铜层之间建立垂直电气连接）的尺寸。在 PCB 上指定小焊盘和过孔是节省空间的好方法，但是制造起来也会更加困难，。较小的孔意味着钻孔过程中的公差更为严格，并且会产生废料。
9、阻焊层
阻焊层助于防止形成焊桥并可能导致短路，通常应用于 PCB 的铜迹线。除了标准的绿色，你还可以选择红色、黄色、蓝色、黑色或白色。
下图为预生产样品示例，在高温回流焊和波峰焊步骤中偶尔会变色。最终选择改用黑色阻焊层，以避免与外观缺陷相关的成本。白色阻焊层上的粉红色变色（左）是由 PCB 制造过程中残留的化学物质以及回流焊和波峰焊的高温引起的。右边的正常样本。
阻焊层
10、丝网印刷
丝网印刷用于记录和注释 PCB 的文本、图形和标志符。
丝网印刷更准确的替代方法是 LPI 印刷（液体照片成像），它可以以稍高的价格创造出分辨率高得多的丝网印刷。
LPI（左）与传统丝网图例印刷（右）在相同放大倍数下的比较。
PCB丝印
11、最小间距
在 PCB 领域，“间距”是指电气元件上相邻引脚之间的距离。如果PCB需要一个具有大量引脚和非常精细间距的复杂零件，可能需要成本更高的装配厂。
过于窄的间距通常会导致产量下降，因此需要考虑预计废品成本（预计废品率 % * 废品成本）。现代集成电路现在可以提供几乎无限数量的封装和间距。在制作原型或手工组装电路板时，QFN 和 BGA 封装往往更具挑战性。
PCB
12、齿形孔
如果你有制造安装到另一个PCB的模板或PCB，会考虑到在PCB设计中添加齿形焊盘。左 - 带齿形焊盘的 PCB。请注意 PCB 侧面的 HASL 镀铜（银）。右 - 安装到主机板上的 PCB。
齿形孔
13、RoHS 合规性
如果你正在生产制作PCB，你应该要把你对RoHS 合规性的需求传达给制造商。虽然说这是一项常见的要求，但含铅和不合规的部件还是很常见的，因此，如果没有明确要求，可能会潜入设计中。
以上就是关于PCB原型制造的一些知识，希望大家多多支持EMA。
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