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技術(shù)專題
PCB設(shè)計組件尺寸成本比
PCB設(shè)計中電子元件的設(shè)計是一種微妙的平衡行為。組件越復(fù)雜，它就會變得越大，這也使其變得更昂貴。有時會出現(xiàn)零件太大或太復(fù)雜而無法以經(jīng)濟(jì)有效的方式進(jìn)行制造的情況，設(shè)計人員必須在開始制造過程之前知道該拐點在哪里。組件尺寸成本比為設(shè)計人員提供了一個簡單的指標(biāo)，可以確定設(shè)計是否因預(yù)算太大或過于復(fù)雜而超出預(yù)算。
組件尺寸成本比是多少？
該元件尺寸與成本的比率是衡量一個電子的可行性項目的基礎(chǔ)上，將花費多少錢給它建所需的資源。必須仔細(xì)平衡生產(chǎn)率和利潤，以便可以制造足夠的組件，同時仍為制造商帶來利潤。組件越復(fù)雜，就越不可能以低成本構(gòu)建。單個組件的高復(fù)雜性還可能需要對其余電子項目進(jìn)行昂貴的修改。例如，流經(jīng)一個組件的高電壓可能需要在整個項目中增加一個散熱器，而較低的電壓可能并不需要那么多的散熱。考慮安全性也很重要，但是，設(shè)計人員切勿為了節(jié)省金錢而刪除安全預(yù)防措施。
隨著PCB組件尺寸的減小，確保較小空間中的功能所需的機(jī)械約束影響了其尺寸成本比。PCB上單個組件的高密度增加了由于高電壓和高電流水平而導(dǎo)致故障的風(fēng)險，需要緩解這些問題，例如散熱器和特定類型的電路或晶體管。隨著PCB上組件數(shù)量的增加，制造成本和尺寸也隨之增加。
為了防止成本激增，許多制造商在PCB上都設(shè)置了最大尺寸限制。PCB上的組件數(shù)量本身并不會造成不可持續(xù)的尺寸成本比。尺寸成本與不可持續(xù)成本之間的差異在于在機(jī)械限制內(nèi)組裝PCB的方法。例如，不同的焊接方法可以改變PCB的結(jié)構(gòu)完整性和表面積，從而改變組件的布局方式。
為什么零件尺寸成本比會變化？
創(chuàng)建優(yōu)化的PCB設(shè)計是一個反復(fù)的過程，需要進(jìn)行設(shè)計更改，測試和數(shù)據(jù)分析。有效的，經(jīng)過驗證的STEP文件是一個可靠的起點，但是最終設(shè)計的優(yōu)化可能會從初始計劃中大大改變尺寸成本比。尺寸和形狀要求，再加上機(jī)械約束，可能會使功能相似的組件具有不同的尺寸成本比。制造商是使用ECAD（電子計算機(jī)輔助設(shè)計），MCAD（機(jī)械計算機(jī)輔助設(shè)計）還是兩者結(jié)合使用，將產(chǎn)生進(jìn)一步的變化。最可靠的優(yōu)化方法是兩者的結(jié)合，因為它們各自滿足PCB制造過程中的不同要求。
不同的行業(yè)也可能具有不同的可接受的尺寸成本比，具體取決于它們生產(chǎn)的產(chǎn)品類型。例如，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）機(jī)器必須能夠進(jìn)行復(fù)雜的計算并相互通信，這需要一些現(xiàn)代機(jī)器中最復(fù)雜的制造方法。這包括多層PCB和最佳實踐的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，其中一些對于成功實現(xiàn)無線連接至關(guān)重要。這些PCB往往很小，因為諸如智能傳感器之類的IoT組件依賴于它們。物聯(lián)網(wǎng)PCB還依賴于一種新型的PCB，稱為Flex PCB，其應(yīng)力點較少，但價格可能比傳統(tǒng)PCB高。諸如此類的復(fù)雜組件通常需要較高的生產(chǎn)成本，但是這些組件相對于較舊版本的優(yōu)勢是可以接受的折衷方案。
這是一個很好的例子，說明了元件尺寸與成本之比是一個有用的指標(biāo)，而不是PCB制造的最終指標(biāo)。一些復(fù)雜的項目和應(yīng)用程序要求組件尺寸/成本比，這對于簡單的項目而言是不可接受的。
哪種類型的分析對大小成本比有用？
成本效益分析考慮到PCB制造和測試過程的所有部分，在生產(chǎn)開始之前為每個單元創(chuàng)建了制造和測試成本的累積估算。分析涉及發(fā)現(xiàn)項目物料清單中的任何錯誤或不一致，檢查組件間隙和位置，調(diào)整占位焊盤圖案尺寸，測試焊料質(zhì)量以及確保已完成完整的測試。所有這些事情都有可能通過對操作可行性的最低要求，但沒有針對PCB所需的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化。在這種情況下，成本效益分析可以揭示可以從較小的更改中受益的領(lǐng)域，從而使組件更好。
關(guān)鍵區(qū)域分析是風(fēng)險評估的一種形式，旨在顯示組件在制造之前是否存在任何物理漏洞。消除這些漏洞對于降低組件的成本與尺寸之比至關(guān)重要，因為由于制造缺陷而造成的返工是其中的一部分。關(guān)鍵區(qū)域分析檢查了部件的性能，是否符合法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以及對靜電放電造成的損壞的抵抗力以及其他因素。電路分析也很重要，不僅要確保PCB正常工作，而且要確保它不會過熱或發(fā)生故障，從而需要進(jìn)行昂貴的維修。