微型元器件和高频电路需要缜密的原型制作方法。
要点
* 现代原型制作需要全套的放大镜、显微镜、灯和镊子。
* “死虫”和覆铜板原型技术速度很快，但缺乏制作文档。
* 绕接原型适用于低频设计。
* 将电路板设计交给制造厂制作，是一个有利的开始。
* 装配厂可以提供快速的电路板周转。
* 你的工作是提供一个经过验证的文档包。
原型制作已变得比往日困难得多。这是因为，电子元件越来越小，一片IC现在只是一粒胡椒子或砂粒般大小。因此，必须对这些微型元件采取照明、观察与处理措施（见附文1《原型制作：少动脑，精巧工作》）。更有甚者，现在很多电路都工作在高频下，因此元件之间不再只是简单的焊线，必须用受控阻抗的走线连接这些电路。热量管理带来了更多的挑战。
要制作一块PCB（印刷电路板）的原型，需要灯、镊子、放大镜、显微镜和焊台。一旦集齐了这个设备，就可以开始建立自己的原型了。但有关模拟电路板的设计与布局要记住一些特殊注意事项。
建立一个电路原型的最快方式是“死虫”（dead-bug）技术，美国国家半导体公司研究员和模拟专家Bob Pease支持这种方法，这个名称源于完成的原型，就像一只仰面朝天、腿向上伸的虫子。这种技术可以采用一块结实的覆铜板作为地层。IC的接地脚直接焊接到地层上，而将其它元件在地层上方连接在一起。由于电路结点悬在空中（因而该技术有另一俗名，叫“air-ball”（空心球）原型方法），因此这种情况下的杂散电容要低于结点在电路板上的杂散电容。这种方法的缺点是难以将快速电路以可控阻抗连接起来，虽然可以用双绞线和同轴电缆作部件的连接。对于微型IC封装，可以采用Digi-Key、Mouser、Newark、Allied、Jameco和其它分销商的转换板（图1）。Jim Williams在Linear Technology公司的地位与Pease相当，尽管他有时也用死虫方法，但更喜欢采用覆铜PCB材料，用X-Acto刀切割铜箔制作连接。
另一种原型建立方法是采用预钻孔的Vectorbord，这是Vector Electronics公司数十年前推出的产品。开始可以用带焊盘的打孔板（图2）或有焊盘和电镀通孔的打孔板。尽管这种材料每块的价格在数百美元，但它做出的结实焊点能承受很大的机械应力。
一种更传统的建立原型方法叫绕接，对数字设计很好用；当电路板上没有高速信号时，才可以将其用于模拟设计。通过这种方法，Cooper Hand Tools公司开发了一种工艺（图3），前题是必须知道时钟上的下冲问题。有这么一个例子，一位工程师花了两周时间，试图找出他的Z80处理器不工作的原因。他发现，绕接的电路板在设计的4MHz时钟中产生了10%的下冲。为解决这个问题，他在时钟电路中串联了一只33Ω电阻，以减弱下冲。对于尺寸适度的电路板，还是值得花钱购买一个电动或手动压绕工具，代替便宜的六角柱形工具作引线绕接。将柱形工具的未绕端插入一个孔中，用它来展开大量管脚。
注意，当全部是模拟电路时，没有一种方法永远有效；可能不得不将各种技术结合起来，才能得到一个有用的设计。例如，可以将有死虫式接线区的覆铜接线部分与预制演示板和绕线互连区相结合。如果可以从IC制造商获得一块演示PCB，或从Avnet这类分销商得到参考设计，就不需要使用任何此类技术了。
如果电路板有几十根走线，就无法在覆铜材料上雕刻。不过，很多公司都提供预涂光刻胶的覆铜板。光刻胶是一种对光线敏感的材料，可形成一个覆盖表面的图样，可以制成双面PCB的薄膜。此外需要的唯一工具就是一间暗室和一台激光打印机。确认在计算机中将图形翻转，这样当把图样放在光刻胶上时，激光墨粉筒会直接压印在光刻胶上，这种方法产生了格状线。很多公司（包括Injectorall）既提供预涂的电路板，也提供光刻胶，供使用者涂到电路板上。
另一种原型制作方法不需要光刻胶。用激光打印机将原图墨粉印到一种特殊的塑料薄膜上，并将此薄膜的墨粉一侧贴到一块覆铜板上。这种墨粉转印方法需要烙铁或热板加热，这类设备中的热量将塑料薄膜图上的墨粉转印到电路板上。可以用一块浸透氯化铁的海绵在铜箔上擦拭，磨蚀掉电路板上暴露的铜箔，这种方法去除铜箔要比摇晃罐子快。
这种拓印工艺的发明者Frank Miller也是PCB制造供应商Pulsar的创建人，他还给光刻胶工艺增加了一个步骤，用二次转印密封材料。Yamaguchi Consulting公司所有人Wayne Yamaguchi也是Miller方法的拥护者，他说：“关键是热滚层压机和TRF（墨粉反应箔）的二次使用，它增加了墨粉的强度，可以在蚀刻工艺中直接拓印。直接拓印时的蚀刻时间现在为一分钟或两分钟。”
1 证明原型的效果
用CAD（计算机辅助设计）文件制作电路板时可在设计过程的早期检验文件的有效性，这样当电路进入生产阶段时就不会出太多问题。墨粉转印方法需要蚀刻和手工钻孔。采用铣床技术也可以做电路板。例如，LPKF提供图4中的铣床，它可以验证你的Gerber文件和钻孔文件。设备的起价为11900美元，包括将普通Gerber文件转换为铣床刀具路径（用于隔离走线）的软件。在100 mil（0.001英寸）间距的电路板部件上采用铣床刀具，可以将这些间距减少到10 mil。对于形状和铜箔间距都很重要的RF设计，可以将铣床软件设定为精确地复制出走线间隔。在这种模式下，铣床工作在需要铣除的大面积铜箔上以光栅方式运行，即通过系统地获取像素间距的一个网格形状，来重现整幅图像。与那种一次过程就能将线网互相隔离的方法相比，这个过程花费时间较长。
采用铣床做复杂的原型时，完成一件只要花数小时时间。用铣床可以作进一步切割，直到走线达到正确的阻抗。不过，应注意的是，层间钻孔无法做出一个通孔连接；必须在通孔中焊一小段线，才能实现连接。LPKF提供一种套件，用导电环氧树脂填充过孔，并为多层板提供小型电镀槽。要看是否需要通风套装或处理这些材料中的有害物质。如果你的公司需要为一个小型电镀槽投资数百万美元，你会需要应付导电环氧或过孔中焊线问题。
2 进入电路板厂
使用上述原型技术以后，一块电路板最终呈现在眼前。用死虫式元件或在覆铜材料上用X-Acto刀可完成概念验证检查。不过，如果需要做一个产品，那么最好还是在CAD软件包中开始做一块电路板，而不要在没有任何文档情况下，将元件焊接在一起。Datadog Systems公司顾问John Massa指出，以他47年的经验来说，每个项目总能归结为PCB布局与建立原型。他说：“为快速周转的电路板支付费用几乎没有坏处。最终得到的总是一个更好的产品。”你的工作不仅是让电路工作起来，而且还要提供一个制造用的文档包，无论制造商是你的公司，还是中国的一家合同制造商。墨粉转印原型法能检查Gerber文件，但无法检查钻孔文件。铣床可验证钻孔文件，但不能复制丝网印工艺。对于微型SMD（表面安组装元件）封装和其它CSP（芯片级封装），铣床就会有麻烦。要做出一块能用的电路板，必须有一台状况良好，经过完美设置的铣床。
所有这些约束条件为将电路板设计由PCB制造厂去完成提供了很好的理由（图5）。PCB制造已有10多年历史，它可以花费数千美元，耗时数周时间，也可以在24小时内几百美元就完成。很多声誉卓著的PCB厂可以在数天内将PCB文件转换为一块电路板。不过，只有一些公司在为工程师提供服务方面表现出色。其中一家公司是Sierra Proto Express，它从提供的文件制作两、三块电路板，几天内就可以交货，收费不到200美元。据Sierra公司所有人ken Bahl称，对快速周转原型的需求出现于20世纪90年代初期。到1996年，PCB厂Advanced Circuits的经理们也明白了快速周转原型的好处。另一家先行者是Sunstone Circuits，它以前曾是Tektronix公司的独家电路板供应商。这些公司都可以在一天内提供双面板，数天内提供多层板，但各家侧重于不同的原型服务。
Advanced Circuits公司声称能按时交货。该公司销售与营销副总裁Larry McQuinn说：“我们对整个过程都留了冗余机器。如果一台机器坏了，我们仍然能按时完成订单。”Advanced公司亦提供在线的实时DRC（设计规则检查）。你可以将自己的文件上传到一台服务器，几小时之内就可以收到一个报告，详细说明其中的不足或制造问题。如果制作厂发现一个问题，必须停止工作以等待你作修改，采用这种方案可以使你避免损失一天或更多时间。Advanced还提供免费的PCB Artist布局工具，它可以为你创建单层板和多层板所需要的全部文件。
Sierra Proto Express公司走的是另一条路：扩展它的原型板技术（图6）。该公司正常情况下可以提供窄至3 mil线宽的电路板，同时也能做2 mil线和间距、埋孔与盲孔，以及激光打孔，埋孔与盲孔可以位于任意层或重叠层上。尽管该公司提供的铜箔层厚度达6 oz，但理智的工程师都知道，他们不能期望在同一块板上兼得2 mil间距和6 oz厚铜箔。Sierra还可以提供62 mil厚度的14层板，以及多达30层的更厚的板。特性包括1 mil直径的测试焊盘和最先进的表面处理与层压板。
Sunstone公司也远非只是一个单层板制作厂。该公司提供快速周转的原型和免费的PCB123 CAD工具。该公司还开发了用于常规布局软件包的DFM（可制造设计）插件，如Altium公司的Designer和Cadsoft公司的Eagle用它就可以设定正确的Sunstone设计规则。这些软件包会对你设计电路板时的任何错误作上标记。Sunstone公司还与Screaming Circuits公司一起组装电路板。该公司的CAD软件包可以做Digi-Key公司的价格检查，而Sunstone公司可以通过监控电路板的组装，从而节省运输与物流费用。
虽然这三家美国公司可满足本地、本州和联邦对污染控制的所有标准，但你也可以找到可靠的海外PCB制造厂，如爱尔兰的PCB-Pool公司，它从1994年起就开始制作原型板。该公司按板收费，不收布线费，因此，如果你有很小的电路板需要布线，PCB-Pool是一个好的选择。该公司确实要收丝网印和阻焊费用，但价格很有竞争力。
3 进行装配
现在你已有了原型板，那么就必须组装它，或联络一家装配厂做这件事（见附文2《PCB装配：自己干还是发出去干？》）。在你的职业生涯中，应尝试过向制造厂发出至少一块原型板，并让一家合同制造商装配它。你获得的经验将有助于理解制造业的兴衰和迫切需求。制造厂已准备好提供帮助，哪怕你是在餐巾纸上画出的设计，你将能得到较低的设计成本，因为对制造过程有了深入理解。Sierra Proto Express公司的营销总监Amit Bahl表示：“拥有一家好的电路板厂是一家创新公司的一部分。”即使你有四个月来做一块原型板，也非常值得拥有一家能提供三天内电路板周转的制造厂。这样，你的营销与销售组织就有时间对产品作审查，也许将你的一台原型板送给一位客户。然后，你就有机会作出改进，在不到一周时间内做出一个更好的电路板版本。当产品完成的时候，你就有一个甚至远超出客户预期的设计。当你的竞争者试图赶上时，你可以转向降低成本或提高性能，从而永远保持领先地位。
4 附文：原型制作：少动脑，精巧工作
无论你是做焊接、测试，或只是把一只器件从卷带中取出，都要能够看到微小的器件。首先，确认你的工作区有充足的照明。在适度的电力价格下，电子镇流器式照明有良好的总体照明效果。你也可能希望用卤素射灯或装在反射罩内的微型荧光灯，用于工作区的局部照明。装在台面上的铰接灯也可用（图A），手边还要有几支不同尺寸的手电（图B）。你经常会在调试时向机壳里看，一把小手电能让你看清内部状况。现在还有能装在眼镜框上的手电，以及很多可以戴在头上的传统医用灯。如果你需要趴在某些设备下面调试自己的原型，这些能腾出双手的灯就特别有用。
物体有了足够的照明还需要放大。放大镜有利于细节检查和读取器件号（图C），但还需要一台显微镜，用于将器件焊接到电路板上（图D）。奥林巴斯、尼康和莱卡都提供很好的机型。Wild显微镜的质量最好，但只有库存货可用。对于预算有限的人来说，Motic提供与Wild显微镜观感相同的产品，价格只有几分之一。如预算更紧张，可以到eBay上寻找任何一种立体显微镜，包括Bausch & Lomb和American Optical的旧型号。应确保显微镜提供长的视觉距离，这样物镜可以距离物体5 in以上。有了这一特性，就可以在观察电路板的同时使用烙铁、探头和X-Acto刀。
目镜最大应有10×的放大率，4×变焦就够用了。20×变焦放大率过高，需要不断移动电路板才能看到焊接的内容。可以将Motic显微镜配一块0.5×的物镜，将变焦水平减少50%。对低功耗检查或装配，显微镜可以在物镜与工作件之间获得一个适宜的工作间距。显微镜下方区域照明可以采用弯曲光纤照明或围绕物镜的环形灯（图E）。如果你觉得脸贴在目镜上无法工作，可以考虑Vision Engineering公司专利的Dynascope或Mantis显微镜（图F）。通过旋转观察头内一个双凸透镜面，Dynascope可以在一个10 in以外的屏幕上提供立体图像。不过这种技术可不便宜，即使在eBay上，较新的型号也要卖大约2500美元。Vision Engineering公司在自己的网站上以1625美元价格销售较小的Mantis Compact型号。
一旦有了观察原型的充足照明和显微镜，还需要一些夹取小电路板和器件的工具。仔细查看Digi-Key、Newark、Mouser、Jameco或Allied公司目录中有关原型的部分，可以找到有关镊子、小螺丝刀和其它需要工具的线索（图G）。在你可承担范围内尽可能挑贵的：25美元一对的Swiss镊子好于5美元一对的，后者可能弯曲、歪斜或不能正确闭合。你可以用吸气工具取放原型，但夹住电路板或组件的虎头钳更重要。Panavise是这一领域的领先者，提供多种虎头钳，包括可以从边缘夹持一块PCB（印刷电路板）的型号（图H）。普通Panavise钳有一个问题，在电路板上使用焊接烙铁时可能会融化虎头钳的聚丙烯钳爪。为解决这个问题，Panavise为其产品提供了特氟隆钳爪。有些工程师不太关心防静电程序，但这种态度可能源于他们生活和工作的地点。潮湿气候下的人们可能工作多年也碰不上一起ESD（静电放电）造成的故障，而在密西根这类冬季干燥地区的人们却可能摧毁摸过的每一块电路。
另外，还必须以有组织和有序的方式保存自己的原型部件（图I）。把自己的工作台看作一个电路板的小型制造厂。用CAD（计算机辅助设计）软件包提供的BOM（物料清单）列表打印出一系列标签。然后，将这些标签贴到部件柜的各个抽屉上。这种有组织的库存方法有利于电路板的装配工作，并且你可以把柜子交给一家合同制造商，用于电路板的手动生产。它还可以用于意外损坏了一个部件的场合：你确切地知道从哪里得到备件。如果你不在办公室，也可以向技工或其它协作者准确地说明电路板的部件在哪里。
原型的焊接是下一个问题。你可能打算考虑Metcal公司的焊接烙铁。该公司的烙铁有一个向烙铁头提供RF能量的基座，它吸收RF并转换为热量。当覆盖烙铁头尖的复合物达到其居里点时（高于此温度将损失其特有的铁磁性能），它就停止吸收RF能量，从而控制烙铁头的温度。无限次的温度控制循环为接头提供了更好的热能传送。这个热能通过烙铁尖末梢和长度，送到焊盘和引线上。
美国国家半导体公司的现场应用工程师Joe Curcio说：“要找那些末端与尖部短而粗的焊接系统”，他曾在Metcal作过技术营销工作。“这种型号有为焊点供热的最佳热量通道。”这一原则永远有效，无论是对RF供热的工具（如Metcal的焊接工具），还是普通的电阻发热式烙铁尖。2005年，Curcio发现Weller Silver系列有最佳性能。
Yamaguchi Consulting公司所有人Wayne Yamaguchi偏爱JBC公司的工具。Techni-Tool和Howard Electronic公司也都分销JBC的烙铁。不过这种工具很昂贵：一套完整工具包括一个控制单元，一个50W手持烙铁，用于脱焊的微型镊子，以及底座和架子，这些在Howard Electronic的网站上开价1200美元。
你焊接技术工具库中的另外一个有价值的武器是热风烙铁，如Hakko公司的产品（图J）。这种类型的烙铁类似于一把空气加热枪，但你能小心地控制温度和气流，很多可更换的金属嘴确保能将热量送到想要的地方。对于SMD（表面组装器件）封装和其它CSP（芯片级封装）等焊球器件，在缺少回流焊炉时，一把热风烙铁可能是唯一的焊接手段。
现代原型中要求紧密间隙的小电路也需要小型热缩管。对于这种需求，250W的Weller 6966C热风枪比大型枪更加有用，它能更好地适应于漆皮剥除工作（图K）。
Yamaguchi指出，你并不需要用一把2万美元的工具去完成一个回流炉工艺。他采用的是一台20美元的商用多士炉，用于自己原型的回流加工。诀窍在于确定工艺的特性，如时间、温度和预热，如电路板厂那样。
当你遇到有连接核心金属片（中心用于部件散热的大焊盘）的部件时会出现另一个挑战。一般情况下这个焊盘要焊到一个与散热片有热连接的部件上，因此难以焊接。你可以用暴力方法：在部件上涂一些液体助焊剂，用大烙铁，将热量传递到部件的塑料区，直到与核心连接的金属片重新活动。塑料有较低的热导率，意味着有时你需要在电路板下放第二只烙铁，加热那些从金属片带走热量的过孔。一种较好的方法是用热风枪，甚至在背面再使用一把热风枪，以及对器件本身吹热气。最终，你可能会使用热风拆焊台，它有一个小真空泵，通过烙铁头中心的一个小孔抽吸真空。
原型的拆焊要比焊接更有挑战性。Yamaguchi报告说，他用自己的多士炉加热整块电路板，确定哪些部件能脱落。作为一种更精心选择的方案，工程师长期使用手工操作的“吸焊枪”，从通孔中吸出焊锡。正确做这一操作时，最终能从孔中吸出所有焊锡。然后用烙铁从通孔的一侧撬引线，它就会卡嗒一声弹出。一旦用这种方式松开了所有引线，就可以使器件脱离电路板。吸焊器采用特氟隆吸嘴，这样烙铁就不会将吸嘴融化成一个球形。你可能希望投资购买一件拆焊台，里面有一台小真空泵，可通过烙铁尖中心的一个小孔施加吸力，用于需要大量拆焊工作的场合。与手动吸焊器一样，一旦拆焊台吸出了焊锡，要用尖的侧面将引线挑离通孔。
另外一种有价值的技术是吸焊带，这是一种含有助焊剂的铜丝编织带。将吸焊带置于焊点上，用任何烙铁加热。吸焊带就会通过毛细作用，吸收焊锡。与吸锡器一样，必须在瞬时施加热量时将引线挑离通孔。在拆焊过程中，助焊剂的使用也很重要。助焊剂不仅能清洁焊点，而且提供了一种将热量传导给焊锡的重要方法。如果未能除去所有焊锡，就可能需要重新焊接焊点，或用液态助焊剂填充焊点。这种方法可以使焊点完全融化，从而在第二次尝试时去除所有焊锡。你可以从分销商目录找到液态助焊剂和装在标签笔中的助焊剂。尽管互联网提供了丰富的信息，但勤勉的工程师可能还是愿意翻阅纸质目录，看其它人在使用什么器件和工具。
拆焊表面组装元件的方法有两种，可以施加足够多的热量，将整只器件及其引线的温度升高至熔点，也可以用两只烙铁，对电阻、电容和二极管的每个焊盘上用一只。不过，Metcal的Talon拆焊镊子提供了一种更简便的办法（图L）。该设备有两个加热的尖，这样就可以同时对两只焊盘加热。有些工程师不仅用镊子夹取，也用其将元件放到电路板上。不过，用Talon置放时需要灵巧的手感；必须多加小心，不要将元件吸离焊盘，或使元件成“墓碑”，即立在一只焊盘上。
拆焊一只BGA（球栅阵列）型封装更具挑战性。使BGA脱离电路板非常直接简明，你可以采用热风烙铁或热风枪拆焊BGA。但将一只新器件重新焊到电路板上却很困难。要均匀地涂覆一层焊膏，需要使用一个不锈钢模板，其孔洞对应于BGA焊盘的位置。用一个橡胶滚在模板上拖动焊膏，施加精确且可重复数量的焊膏。下一个问题是定位。当作电路板布局时，要在铜箔上作出“参考点”（witness mark），它告诉你BGA封装的边界。这种方法使你将器件放到电路板上时容易对准位置。重新焊接还有一个问题，你需要一种重新加热电路板的统一方法，或用热风枪，或用多士炉，或者用一些其它工具。
所有这些问题就引出了热风再焊台（图M）。这些焊接台可从上、下吹热风，这样接地层和散热铜箔都不会吸走热量，从而得到一个良好的焊点。上方的热量由专门配合BGA而制造的喷嘴产生。这种方法能防止熔化BGA以外的元件焊点。
BGA周围需要一些保护间隙，装配厂会认为你在设计电路板时已经提供了这个间隙。他们在重新焊接你的电路板时，也需要使喷嘴围绕BGA动作。尽管这些热风在焊台的热量控制和整形很重要，但最关键的特性是一个双成像摄像系统。这个摄像头会在将BGA置于电路板上以前，在BGA器件与电路板之间滑动。摄像头提供BGA底面的一幅图像，另一幅是你电路板的顶层图。然后，可以在X和Y两个方向移动电路板，并旋转真空吸嘴上的器件，使BGA与电路板完美地对准。然后将摄像头推开，开始一个计算机控制的运动，使BGA贴到电路板上。此时你关闭真空泵，BGA下跌数mil（千分之一英寸）距离，落在电路板的焊膏上。由于你控制着整个过程的热量和位置，因此可以获得与拾取机和回流焊炉媲美质量的焊点。
5 附文：PCB装配：自己干还是发出去干？
无论你是在覆铜板上刻出电路板，还是用LPKF机器铣出电路板，或者交给制造厂去生产电路板，你都要把它装配起来。无论你是把器件表写在餐巾纸上，还是可能有一台计算机从逻辑图工具中生成的BOM（物料清单），现在都可以在一天内，从主要分销商得到这些元器件。注意，如果你到一家废品回收院内的商店购买，那么就可能买到灰色市场的元器件，它们是某些人从垃圾箱里扒来的，未能通过最终测试的元器件。你可能还需要做更多的原型或进入量产，你不希望冒无法找到足够数量垃圾部件的风险。较好的方法是只向那些销售新元器件和有实时库存的渠道采购。
你应该尝试组装自己设计的电路板，这样能更好地了解设计可能给合同制造商带来的困难和问题区。合同制造商报告称，设计者在设计阶段的选择就决定了一个产品高达80%的成本，再多的第二货源或与供应商的谈判也不可能显著降低产品的成本。即使工作很小，也不必羞于向Flextronics、Aeroflex或其它合同制造巨头开口（参考文献A）。他们可以将你引见给一家本地合同装配厂，做你的原型产品。Sierra Proto Express会接管你的整个项目设计。该公司可以做逻辑图和布局、制造与电路板装配，所有这些都在数周内完成。
你可以通过互联网，寻找一家位于自己所在地区的小型合同制造商。一个本地资源总是便于处理紧急情况，例如你需要一些人返工，或加夜班装配一块电路板。有良好跟踪记录的装配厂包括Rapid SMT Assembly和Naprotek。有些小型合同制造商由他们的返工人员手工装配你的电路板。其它厂家则坚持至少每种器件都用一码带卷，这样你的电路板就能通过他们的拾放机器，这是个好主意，它可以验证你插件文件的有效性，这个文件中记录了所有元器件的X-Y位置。正如你可以在一天内做远程PCB制造并拿到板子一样，你也可以快速地拿到装配好的电路板。一家公司是Advanced Assembly（参考文献B）。另外一家能处理所有阶段的公司是VSE。装配公司正在实现十年前电路板公司解决的问题。他们可以在几天内，帮助工程师提供一个正式、适宜且功能正常的原型，从而获得良好的收益。这也使他们参与到企业的初建阶段，这样他们也能尝试大批量制造。这种方案适用于所有人。
很多工程师没有请合同制造商做预算。那么就研究下本文的第一个附文，熟悉微型元器件的取放和焊接。通常情况下，你都会有一名技工或产品装配员来组装你的原型。但要知道，他可能并不情愿连夜赶工去装配原型板。正如你最好了解电路板厂如何处理你的文件一样，你也应该观察或至少自己装一块电路板。这么做会对自己设计的可制造性问题有一个概念，这些问题经常带来返工或接触元器件的难题。懂得这些问题可以使你的下一块电路板布局有更好的结果。
如果你必须手动装配一块原型板，就需要一块焊锡模板。这种不锈钢制的薄板上有很多孔洞，形状与你电路板上的焊盘相同。将焊膏涂抹在模板一侧，将其放在电路板顶层，用胶辊使焊膏均匀地分配到每个焊盘上。然后将元器件粘到焊膏上，并用炉子作电路板回流焊，或手工焊接，或用针对BGA和其它无暴露引线器件的热风枪。Advanced Circuits公司能以适度的附加价格为你的电路板提供模板。
如果你的电路板有BGA或LLP，或其它非暴露引线的封装，装配返工和检查会困难得多。有些医疗设备需要目视检查。它们甚至不能采用这种类型的封装。如果你的电路板上确实有一片BGA，有时检查它的唯一方式是采用X射线机。尽快与一家本地装配厂合作，确认它拥有X射线机，以及更换电路板上每种元器件所需要的全部返工工具。
随着电路板越来越复杂，它们原型制作需要的工具和技术也更复杂。你可以在车库环境中做大量工作，但要生产出先进的电路板，就需要与制造厂、原型装配厂和合同制造商的合作。越早尝试这些，就能越快地获得有利的竞争地位。
微型元器件和高频电路需要缜密的原型制作方法。
要点
* 现代原型制作需要全套的放大镜、显微镜、灯和镊子。
* “死虫”和覆铜板原型技术速度很快，但缺乏制作文档。
* 绕接原型适用于低频设计。
* 将电路板设计交给制造厂制作，是一个有利的开始。
* 装配厂可以提供快速的电路板周转。
* 你的工作是提供一个经过验证的文档包。
原型制作已变得比往日困难得多。这是因为，电子元件越来越小，一片IC现在只是一粒胡椒子或砂粒般大小。因此，必须对这些微型元件采取照明、观察与处理措施（见附文1《原型制作：少动脑，精巧工作》）。更有甚者，现在很多电路都工作在高频下，因此元件之间不再只是简单的焊线，必须用受控阻抗的走线连接这些电路。热量管理带来了更多的挑战。
要制作一块PCB（印刷电路板）的原型，需要灯、镊子、放大镜、显微镜和焊台。一旦集齐了这个设备，就可以开始建立自己的原型了。但有关模拟电路板的设计与布局要记住一些特殊注意事项。
建立一个电路原型的最快方式是“死虫”（dead-bug）技术，美国国家半导体公司研究员和模拟专家Bob Pease支持这种方法，这个名称源于完成的原型，就像一只仰面朝天、腿向上伸的虫子。这种技术可以采用一块结实的覆铜板作为地层。IC的接地脚直接焊接到地层上，而将其它元件在地层上方连接在一起。由于电路结点悬在空中（因而该技术有另一俗名，叫“air-ball”（空心球）原型方法），因此这种情况下的杂散电容要低于结点在电路板上的杂散电容。这种方法的缺点是难以将快速电路以可控阻抗连接起来，虽然可以用双绞线和同轴电缆作部件的连接。对于微型IC封装，可以采用Digi-Key、Mouser、Newark、Allied、Jameco和其它分销商的转换板（图1）。Jim Williams在Linear Technology公司的地位与Pease相当，尽管他有时也用死虫方法，但更喜欢采用覆铜PCB材料，用X-Acto刀切割铜箔制作连接。
另一种原型建立方法是采用预钻孔的Vectorbord，这是Vector Electronics公司数十年前推出的产品。开始可以用带焊盘的打孔板（图2）或有焊盘和电镀通孔的打孔板。尽管这种材料每块的价格在数百美元，但它做出的结实焊点能承受很大的机械应力。
一种更传统的建立原型方法叫绕接，对数字设计很好用；当电路板上没有高速信号时，才可以将其用于模拟设计。通过这种方法，Cooper Hand Tools公司开发了一种工艺（图3），前题是必须知道时钟上的下冲问题。有这么一个例子，一位工程师花了两周时间，试图找出他的Z80处理器不工作的原因。他发现，绕接的电路板在设计的4MHz时钟中产生了10%的下冲。为解决这个问题，他在时钟电路中串联了一只33Ω电阻，以减弱下冲。对于尺寸适度的电路板，还是值得花钱购买一个电动或手动压绕工具，代替便宜的六角柱形工具作引线绕接。将柱形工具的未绕端插入一个孔中，用它来展开大量管脚。
注意，当全部是模拟电路时，没有一种方法永远有效；可能不得不将各种技术结合起来，才能得到一个有用的设计。例如，可以将有死虫式接线区的覆铜接线部分与预制演示板和绕线互连区相结合。如果可以从IC制造商获得一块演示PCB，或从Avnet这类分销商得到参考设计，就不需要使用任何此类技术了。
如果电路板有几十根走线，就无法在覆铜材料上雕刻。不过，很多公司都提供预涂光刻胶的覆铜板。光刻胶是一种对光线敏感的材料，可形成一个覆盖表面的图样，可以制成双面PCB的薄膜。此外需要的唯一工具就是一间暗室和一台激光打印机。确认在计算机中将图形翻转，这样当把图样放在光刻胶上时，激光墨粉筒会直接压印在光刻胶上，这种方法产生了格状线。很多公司（包括Injectorall）既提供预涂的电路板，也提供光刻胶，供使用者涂到电路板上。
另一种原型制作方法不需要光刻胶。用激光打印机将原图墨粉印到一种特殊的塑料薄膜上，并将此薄膜的墨粉一侧贴到一块覆铜板上。这种墨粉转印方法需要烙铁或热板加热，这类设备中的热量将塑料薄膜图上的墨粉转印到电路板上。可以用一块浸透氯化铁的海绵在铜箔上擦拭，磨蚀掉电路板上暴露的铜箔，这种方法去除铜箔要比摇晃罐子快。
这种拓印工艺的发明者Frank Miller也是PCB制造供应商Pulsar的创建人，他还给光刻胶工艺增加了一个步骤，用二次转印密封材料。Yamaguchi Consulting公司所有人Wayne Yamaguchi也是Miller方法的拥护者，他说：“关键是热滚层压机和TRF（墨粉反应箔）的二次使用，它增加了墨粉的强度，可以在蚀刻工艺中直接拓印。直接拓印时的蚀刻时间现在为一分钟或两分钟。”
1 证明原型的效果
用CAD（计算机辅助设计）文件制作电路板时可在设计过程的早期检验文件的有效性，这样当电路进入生产阶段时就不会出太多问题。墨粉转印方法需要蚀刻和手工钻孔。采用铣床技术也可以做电路板。例如，LPKF提供图4中的铣床，它可以验证你的Gerber文件和钻孔文件。设备的起价为11900美元，包括将普通Gerber文件转换为铣床刀具路径（用于隔离走线）的软件。在100 mil（0.001英寸）间距的电路板部件上采用铣床刀具，可以将这些间距减少到10 mil。对于形状和铜箔间距都很重要的RF设计，可以将铣床软件设定为精确地复制出走线间隔。在这种模式下，铣床工作在需要铣除的大面积铜箔上以光栅方式运行，即通过系统地获取像素间距的一个网格形状，来重现整幅图像。与那种一次过程就能将线网互相隔离的方法相比，这个过程花费时间较长。
采用铣床做复杂的原型时，完成一件只要花数小时时间。用铣床可以作进一步切割，直到走线达到正确的阻抗。不过，应注意的是，层间钻孔无法做出一个通孔连接；必须在通孔中焊一小段线，才能实现连接。LPKF提供一种套件，用导电环氧树脂填充过孔，并为多层板提供小型电镀槽。要看是否需要通风套装或处理这些材料中的有害物质。如果你的公司需要为一个小型电镀槽投资数百万美元，你会需要应付导电环氧或过孔中焊线问题。
2 进入电路板厂
使用上述原型技术以后，一块电路板最终呈现在眼前。用死虫式元件或在覆铜材料上用X-Acto刀可完成概念验证检查。不过，如果需要做一个产品，那么最好还是在CAD软件包中开始做一块电路板，而不要在没有任何文档情况下，将元件焊接在一起。Datadog Systems公司顾问John Massa指出，以他47年的经验来说，每个项目总能归结为PCB布局与建立原型。他说：“为快速周转的电路板支付费用几乎没有坏处。最终得到的总是一个更好的产品。”你的工作不仅是让电路工作起来，而且还要提供一个制造用的文档包，无论制造商是你的公司，还是中国的一家合同制造商。墨粉转印原型法能检查Gerber文件，但无法检查钻孔文件。铣床可验证钻孔文件，但不能复制丝网印工艺。对于微型SMD（表面安组装元件）封装和其它CSP（芯片级封装），铣床就会有麻烦。要做出一块能用的电路板，必须有一台状况良好，经过完美设置的铣床。
所有这些约束条件为将电路板设计由PCB制造厂去完成提供了很好的理由（图5）。PCB制造已有10多年历史，它可以花费数千美元，耗时数周时间，也可以在24小时内几百美元就完成。很多声誉卓著的PCB厂可以在数天内将PCB文件转换为一块电路板。不过，只有一些公司在为工程师提供服务方面表现出色。其中一家公司是Sierra Proto Express，它从提供的文件制作两、三块电路板，几天内就可以交货，收费不到200美元。据Sierra公司所有人ken Bahl称，对快速周转原型的需求出现于20世纪90年代初期。到1996年，PCB厂Advanced Circuits的经理们也明白了快速周转原型的好处。另一家先行者是Sunstone Circuits，它以前曾是Tektronix公司的独家电路板供应商。这些公司都可以在一天内提供双面板，数天内提供多层板，但各家侧重于不同的原型服务。
Advanced Circuits公司声称能按时交货。该公司销售与营销副总裁Larry McQuinn说：“我们对整个过程都留了冗余机器。如果一台机器坏了，我们仍然能按时完成订单。”Advanced公司亦提供在线的实时DRC（设计规则检查）。你可以将自己的文件上传到一台服务器，几小时之内就可以收到一个报告，详细说明其中的不足或制造问题。如果制作厂发现一个问题，必须停止工作以等待你作修改，采用这种方案可以使你避免损失一天或更多时间。Advanced还提供免费的PCB Artist布局工具，它可以为你创建单层板和多层板所需要的全部文件。
Sierra Proto Express公司走的是另一条路：扩展它的原型板技术（图6）。该公司正常情况下可以提供窄至3 mil线宽的电路板，同时也能做2 mil线和间距、埋孔与盲孔，以及激光打孔，埋孔与盲孔可以位于任意层或重叠层上。尽管该公司提供的铜箔层厚度达6 oz，但理智的工程师都知道，他们不能期望在同一块板上兼得2 mil间距和6 oz厚铜箔。Sierra还可以提供62 mil厚度的14层板，以及多达30层的更厚的板。特性包括1 mil直径的测试焊盘和最先进的表面处理与层压板。
Sunstone公司也远非只是一个单层板制作厂。该公司提供快速周转的原型和免费的PCB123 CAD工具。该公司还开发了用于常规布局软件包的DFM（可制造设计）插件，如Altium公司的Designer和Cadsoft公司的Eagle用它就可以设定正确的Sunstone设计规则。这些软件包会对你设计电路板时的任何错误作上标记。Sunstone公司还与Screaming Circuits公司一起组装电路板。该公司的CAD软件包可以做Digi-Key公司的价格检查，而Sunstone公司可以通过监控电路板的组装，从而节省运输与物流费用。
虽然这三家美国公司可满足本地、本州和联邦对污染控制的所有标准，但你也可以找到可靠的海外PCB制造厂，如爱尔兰的PCB-Pool公司，它从1994年起就开始制作原型板。该公司按板收费，不收布线费，因此，如果你有很小的电路板需要布线，PCB-Pool是一个好的选择。该公司确实要收丝网印和阻焊费用，但价格很有竞争力。
3 进行装配
现在你已有了原型板，那么就必须组装它，或联络一家装配厂做这件事（见附文2《PCB装配：自己干还是发出去干？》）。在你的职业生涯中，应尝试过向制造厂发出至少一块原型板，并让一家合同制造商装配它。你获得的经验将有助于理解制造业的兴衰和迫切需求。制造厂已准备好提供帮助，哪怕你是在餐巾纸上画出的设计，你将能得到较低的设计成本，因为对制造过程有了深入理解。Sierra Proto Express公司的营销总监Amit Bahl表示：“拥有一家好的电路板厂是一家创新公司的一部分。”即使你有四个月来做一块原型板，也非常值得拥有一家能提供三天内电路板周转的制造厂。这样，你的营销与销售组织就有时间对产品作审查，也许将你的一台原型板送给一位客户。然后，你就有机会作出改进，在不到一周时间内做出一个更好的电路板版本。当产品完成的时候，你就有一个甚至远超出客户预期的设计。当你的竞争者试图赶上时，你可以转向降低成本或提高性能，从而永远保持领先地位。
4 附文：原型制作：少动脑，精巧工作
无论你是做焊接、测试，或只是把一只器件从卷带中取出，都要能够看到微小的器件。首先，确认你的工作区有充足的照明。在适度的电力价格下，电子镇流器式照明有良好的总体照明效果。你也可能希望用卤素射灯或装在反射罩内的微型荧光灯，用于工作区的局部照明。装在台面上的铰接灯也可用（图A），手边还要有几支不同尺寸的手电（图B）。你经常会在调试时向机壳里看，一把小手电能让你看清内部状况。现在还有能装在眼镜框上的手电，以及很多可以戴在头上的传统医用灯。如果你需要趴在某些设备下面调试自己的原型，这些能腾出双手的灯就特别有用。
物体有了足够的照明还需要放大。放大镜有利于细节检查和读取器件号（图C），但还需要一台显微镜，用于将器件焊接到电路板上（图D）。奥林巴斯、尼康和莱卡都提供很好的机型。Wild显微镜的质量最好，但只有库存货可用。对于预算有限的人来说，Motic提供与Wild显微镜观感相同的产品，价格只有几分之一。如预算更紧张，可以到eBay上寻找任何一种立体显微镜，包括Bausch & Lomb和American Optical的旧型号。应确保显微镜提供长的视觉距离，这样物镜可以距离物体5 in以上。有了这一特性，就可以在观察电路板的同时使用烙铁、探头和X-Acto刀。
目镜最大应有10×的放大率，4×变焦就够用了。20×变焦放大率过高，需要不断移动电路板才能看到焊接的内容。可以将Motic显微镜配一块0.5×的物镜，将变焦水平减少50%。对低功耗检查或装配，显微镜可以在物镜与工作件之间获得一个适宜的工作间距。显微镜下方区域照明可以采用弯曲光纤照明或围绕物镜的环形灯（图E）。如果你觉得脸贴在目镜上无法工作，可以考虑Vision Engineering公司专利的Dynascope或Mantis显微镜（图F）。通过旋转观察头内一个双凸透镜面，Dynascope可以在一个10 in以外的屏幕上提供立体图像。不过这种技术可不便宜，即使在eBay上，较新的型号也要卖大约2500美元。Vision Engineering公司在自己的网站上以1625美元价格销售较小的Mantis Compact型号。
一旦有了观察原型的充足照明和显微镜，还需要一些夹取小电路板和器件的工具。仔细查看Digi-Key、Newark、Mouser、Jameco或Allied公司目录中有关原型的部分，可以找到有关镊子、小螺丝刀和其它需要工具的线索（图G）。在你可承担范围内尽可能挑贵的：25美元一对的Swiss镊子好于5美元一对的，后者可能弯曲、歪斜或不能正确闭合。你可以用吸气工具取放原型，但夹住电路板或组件的虎头钳更重要。Panavise是这一领域的领先者，提供多种虎头钳，包括可以从边缘夹持一块PCB（印刷电路板）的型号（图H）。普通Panavise钳有一个问题，在电路板上使用焊接烙铁时可能会融化虎头钳的聚丙烯钳爪。为解决这个问题，Panavise为其产品提供了特氟隆钳爪。有些工程师不太关心防静电程序，但这种态度可能源于他们生活和工作的地点。潮湿气候下的人们可能工作多年也碰不上一起ESD（静电放电）造成的故障，而在密西根这类冬季干燥地区的人们却可能摧毁摸过的每一块电路。
另外，还必须以有组织和有序的方式保存自己的原型部件（图I）。把自己的工作台看作一个电路板的小型制造厂。用CAD（计算机辅助设计）软件包提供的BOM（物料清单）列表打印出一系列标签。然后，将这些标签贴到部件柜的各个抽屉上。这种有组织的库存方法有利于电路板的装配工作，并且你可以把柜子交给一家合同制造商，用于电路板的手动生产。它还可以用于意外损坏了一个部件的场合：你确切地知道从哪里得到备件。如果你不在办公室，也可以向技工或其它协作者准确地说明电路板的部件在哪里。
原型的焊接是下一个问题。你可能打算考虑Metcal公司的焊接烙铁。该公司的烙铁有一个向烙铁头提供RF能量的基座，它吸收RF并转换为热量。当覆盖烙铁头尖的复合物达到其居里点时（高于此温度将损失其特有的铁磁性能），它就停止吸收RF能量，从而控制烙铁头的温度。无限次的温度控制循环为接头提供了更好的热能传送。这个热能通过烙铁尖末梢和长度，送到焊盘和引线上。
美国国家半导体公司的现场应用工程师Joe Curcio说：“要找那些末端与尖部短而粗的焊接系统”，他曾在Metcal作过技术营销工作。“这种型号有为焊点供热的最佳热量通道。”这一原则永远有效，无论是对RF供热的工具（如Metcal的焊接工具），还是普通的电阻发热式烙铁尖。2005年，Curcio发现Weller Silver系列有最佳性能。
Yamaguchi Consulting公司所有人Wayne Yamaguchi偏爱JBC公司的工具。Techni-Tool和Howard Electronic公司也都分销JBC的烙铁。不过这种工具很昂贵：一套完整工具包括一个控制单元，一个50W手持烙铁，用于脱焊的微型镊子，以及底座和架子，这些在Howard Electronic的网站上开价1200美元。
你焊接技术工具库中的另外一个有价值的武器是热风烙铁，如Hakko公司的产品（图J）。这种类型的烙铁类似于一把空气加热枪，但你能小心地控制温度和气流，很多可更换的金属嘴确保能将热量送到想要的地方。对于SMD（表面组装器件）封装和其它CSP（芯片级封装）等焊球器件，在缺少回流焊炉时，一把热风烙铁可能是唯一的焊接手段。
现代原型中要求紧密间隙的小电路也需要小型热缩管。对于这种需求，250W的Weller 6966C热风枪比大型枪更加有用，它能更好地适应于漆皮剥除工作（图K）。
Yamaguchi指出，你并不需要用一把2万美元的工具去完成一个回流炉工艺。他采用的是一台20美元的商用多士炉，用于自己原型的回流加工。诀窍在于确定工艺的特性，如时间、温度和预热，如电路板厂那样。
当你遇到有连接核心金属片（中心用于部件散热的大焊盘）的部件时会出现另一个挑战。一般情况下这个焊盘要焊到一个与散热片有热连接的部件上，因此难以焊接。你可以用暴力方法：在部件上涂一些液体助焊剂，用大烙铁，将热量传递到部件的塑料区，直到与核心连接的金属片重新活动。塑料有较低的热导率，意味着有时你需要在电路板下放第二只烙铁，加热那些从金属片带走热量的过孔。一种较好的方法是用热风枪，甚至在背面再使用一把热风枪，以及对器件本身吹热气。最终，你可能会使用热风拆焊台，它有一个小真空泵，通过烙铁头中心的一个小孔抽吸真空。
原型的拆焊要比焊接更有挑战性。Yamaguchi报告说，他用自己的多士炉加热整块电路板，确定哪些部件能脱落。作为一种更精心选择的方案，工程师长期使用手工操作的“吸焊枪”，从通孔中吸出焊锡。正确做这一操作时，最终能从孔中吸出所有焊锡。然后用烙铁从通孔的一侧撬引线，它就会卡嗒一声弹出。一旦用这种方式松开了所有引线，就可以使器件脱离电路板。吸焊器采用特氟隆吸嘴，这样烙铁就不会将吸嘴融化成一个球形。你可能希望投资购买一件拆焊台，里面有一台小真空泵，可通过烙铁尖中心的一个小孔施加吸力，用于需要大量拆焊工作的场合。与手动吸焊器一样，一旦拆焊台吸出了焊锡，要用尖的侧面将引线挑离通孔。
另外一种有价值的技术是吸焊带，这是一种含有助焊剂的铜丝编织带。将吸焊带置于焊点上，用任何烙铁加热。吸焊带就会通过毛细作用，吸收焊锡。与吸锡器一样，必须在瞬时施加热量时将引线挑离通孔。在拆焊过程中，助焊剂的使用也很重要。助焊剂不仅能清洁焊点，而且提供了一种将热量传导给焊锡的重要方法。如果未能除去所有焊锡，就可能需要重新焊接焊点，或用液态助焊剂填充焊点。这种方法可以使焊点完全融化，从而在第二次尝试时去除所有焊锡。你可以从分销商目录找到液态助焊剂和装在标签笔中的助焊剂。尽管互联网提供了丰富的信息，但勤勉的工程师可能还是愿意翻阅纸质目录，看其它人在使用什么器件和工具。
拆焊表面组装元件的方法有两种，可以施加足够多的热量，将整只器件及其引线的温度升高至熔点，也可以用两只烙铁，对电阻、电容和二极管的每个焊盘上用一只。不过，Metcal的Talon拆焊镊子提供了一种更简便的办法（图L）。该设备有两个加热的尖，这样就可以同时对两只焊盘加热。有些工程师不仅用镊子夹取，也用其将元件放到电路板上。不过，用Talon置放时需要灵巧的手感；必须多加小心，不要将元件吸离焊盘，或使元件成“墓碑”，即立在一只焊盘上。
拆焊一只BGA（球栅阵列）型封装更具挑战性。使BGA脱离电路板非常直接简明，你可以采用热风烙铁或热风枪拆焊BGA。但将一只新器件重新焊到电路板上却很困难。要均匀地涂覆一层焊膏，需要使用一个不锈钢模板，其孔洞对应于BGA焊盘的位置。用一个橡胶滚在模板上拖动焊膏，施加精确且可重复数量的焊膏。下一个问题是定位。当作电路板布局时，要在铜箔上作出“参考点”（witness mark），它告诉你BGA封装的边界。这种方法使你将器件放到电路板上时容易对准位置。重新焊接还有一个问题，你需要一种重新加热电路板的统一方法，或用热风枪，或用多士炉，或者用一些其它工具。
所有这些问题就引出了热风再焊台（图M）。这些焊接台可从上、下吹热风，这样接地层和散热铜箔都不会吸走热量，从而得到一个良好的焊点。上方的热量由专门配合BGA而制造的喷嘴产生。这种方法能防止熔化BGA以外的元件焊点。
BGA周围需要一些保护间隙，装配厂会认为你在设计电路板时已经提供了这个间隙。他们在重新焊接你的电路板时，也需要使喷嘴围绕BGA动作。尽管这些热风在焊台的热量控制和整形很重要，但最关键的特性是一个双成像摄像系统。这个摄像头会在将BGA置于电路板上以前，在BGA器件与电路板之间滑动。摄像头提供BGA底面的一幅图像，另一幅是你电路板的顶层图。然后，可以在X和Y两个方向移动电路板，并旋转真空吸嘴上的器件，使BGA与电路板完美地对准。然后将摄像头推开，开始一个计算机控制的运动，使BGA贴到电路板上。此时你关闭真空泵，BGA下跌数mil（千分之一英寸）距离，落在电路板的焊膏上。由于你控制着整个过程的热量和位置，因此可以获得与拾取机和回流焊炉媲美质量的焊点。
5 附文：PCB装配：自己干还是发出去干？
无论你是在覆铜板上刻出电路板，还是用LPKF机器铣出电路板，或者交给制造厂去生产电路板，你都要把它装配起来。无论你是把器件表写在餐巾纸上，还是可能有一台计算机从逻辑图工具中生成的BOM（物料清单），现在都可以在一天内，从主要分销商得到这些元器件。注意，如果你到一家废品回收院内的商店购买，那么就可能买到灰色市场的元器件，它们是某些人从垃圾箱里扒来的，未能通过最终测试的元器件。你可能还需要做更多的原型或进入量产，你不希望冒无法找到足够数量垃圾部件的风险。较好的方法是只向那些销售新元器件和有实时库存的渠道采购。
你应该尝试组装自己设计的电路板，这样能更好地了解设计可能给合同制造商带来的困难和问题区。合同制造商报告称，设计者在设计阶段的选择就决定了一个产品高达80%的成本，再多的第二货源或与供应商的谈判也不可能显著降低产品的成本。即使工作很小，也不必羞于向Flextronics、Aeroflex或其它合同制造巨头开口（参考文献A）。他们可以将你引见给一家本地合同装配厂，做你的原型产品。Sierra Proto Express会接管你的整个项目设计。该公司可以做逻辑图和布局、制造与电路板装配，所有这些都在数周内完成。
你可以通过互联网，寻找一家位于自己所在地区的小型合同制造商。一个本地资源总是便于处理紧急情况，例如你需要一些人返工，或加夜班装配一块电路板。有良好跟踪记录的装配厂包括Rapid SMT Assembly和Naprotek。有些小型合同制造商由他们的返工人员手工装配你的电路板。其它厂家则坚持至少每种器件都用一码带卷，这样你的电路板就能通过他们的拾放机器，这是个好主意，它可以验证你插件文件的有效性，这个文件中记录了所有元器件的X-Y位置。正如你可以在一天内做远程PCB制造并拿到板子一样，你也可以快速地拿到装配好的电路板。一家公司是Advanced Assembly（参考文献B）。另外一家能处理所有阶段的公司是VSE。装配公司正在实现十年前电路板公司解决的问题。他们可以在几天内，帮助工程师提供一个正式、适宜且功能正常的原型，从而获得良好的收益。这也使他们参与到企业的初建阶段，这样他们也能尝试大批量制造。这种方案适用于所有人。
很多工程师没有请合同制造商做预算。那么就研究下本文的第一个附文，熟悉微型元器件的取放和焊接。通常情况下，你都会有一名技工或产品装配员来组装你的原型。但要知道，他可能并不情愿连夜赶工去装配原型板。正如你最好了解电路板厂如何处理你的文件一样，你也应该观察或至少自己装一块电路板。这么做会对自己设计的可制造性问题有一个概念，这些问题经常带来返工或接触元器件的难题。懂得这些问题可以使你的下一块电路板布局有更好的结果。
如果你必须手动装配一块原型板，就需要一块焊锡模板。这种不锈钢制的薄板上有很多孔洞，形状与你电路板上的焊盘相同。将焊膏涂抹在模板一侧，将其放在电路板顶层，用胶辊使焊膏均匀地分配到每个焊盘上。然后将元器件粘到焊膏上，并用炉子作电路板回流焊，或手工焊接，或用针对BGA和其它无暴露引线器件的热风枪。Advanced Circuits公司能以适度的附加价格为你的电路板提供模板。
如果你的电路板有BGA或LLP，或其它非暴露引线的封装，装配返工和检查会困难得多。有些医疗设备需要目视检查。它们甚至不能采用这种类型的封装。如果你的电路板上确实有一片BGA，有时检查它的唯一方式是采用X射线机。尽快与一家本地装配厂合作，确认它拥有X射线机，以及更换电路板上每种元器件所需要的全部返工工具。
随着电路板越来越复杂，它们原型制作需要的工具和技术也更复杂。你可以在车库环境中做大量工作，但要生产出先进的电路板，就需要与制造厂、原型装配厂和合同制造商的合作。越早尝试这些，就能越快地获得有利的竞争地位。
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