最终产品成本的80％由其设计方式决定（其余的通常是间接费用和资本成本所致）。自然地，随之而来的是，在设计时降低产品成本对于生产成功且具有成本竞争力的最终产品至关重要。用于制造和组装的设计是一种检查产品组件和组装成本的正式方法，旨在在实际生产开始之前降低成本。本文将首先对制造设计和组装概念进行一般性讨论，然后在后续条目中进行详细讨论，该讨论将讨论与制造和组装设计有关的
PCB设计细节。
最后，在继续进行描述之前，有必要讨论在更笼统地讲以及在更具体地讨论PCB生产时如何使用“制造设计”一词。在一般意义上，用于制造的设计和用于组装的设计可以指代对原型或概念设计的简化和优化，以为其制造做准备。当这些术语用于讨论PCB时，它们通常意味着更直接地检查潜在的制造问题。在我们广泛讨论概念时，本系列的第一个条目将使用前一个定义，而当我们将重点转移到PCB制造和组装时，第二个和第三个条目将使用后一个定义。
制造和装配设计概述
一般而言，讨论制造和组装设计的目的是确定如何设计可以以最具成本效益的方式制造和组装的产品。制造设计（DFM）与降低总体生产成本有关，更明显的是，组装设计（DFA）与降低材料投入，资本制造成本和减少劳力有关。两者都专注于应用标准以降低生产成本，并且都试图缩短产品开发周期。两种方法的组合通常也称为制造和组装设计（DFMA）。后面的部分将结合讨论两种类型的分析，因为它们是如此紧密相关，并且两个术语通常可以互换使用。
生产和组装的PCB设计通则符合
在首次创建概念设计之后，将开始DFMA分析。概念设计可能涉及原型的创建或产品新版本的开发。创建概念设计后，可以通过DFMA分析检查该设计的物料清单（BOM）。DFMA遵循的规则如下所示：
•减少设计中的零件数量
减少PCB设计中的组件数量是一个直截了当的目标，并且具有明显的优势。这样做虽然不那么明显，但却会降低设计的成本和组装的复杂性，但会带来很大的好处。例如，当使用拾取和放置机器来填充PCB组件时，它们仅限于一次可以支持的组件数量。注意拾取和放置机器在组装
电路板上使用的组件数量，可以明显降低成本。例如，如果某个设计需要一个20K的电阻器，而在设计中已经使用了10K的电阻器，那么串联两个10K的电阻器可能会更便宜，因为这样可以减少拾取和放置机器的次数。同样，寻找可以将您的设计的一部分整合到单个IC中的标准集成电路可以加快组装时间，并将部分测试要求转移给IC制造商。因此，注意PCB组件数量和类型可能是最重要的步骤。降低整体PCB生产成本。简而言之，如果最终设计不需要零件，则取消零件将降低BOM成本，减少采购成本，缩短处理时间，缩短测试时间并减少组装人工。
•开发模块化设计
如果可以在许多不同产品中使用这些模块，请考虑将PCB设计分解为功能块。从制造商处订购的特定模块数量的增加可以大大降低该模块的单位成本。还要注意的是，使用模块可以通过简化测试过程来降低测试完整组件的成本和复杂性。较小的系统天生比较大的系统更易于测试和维修。显然，必须权衡从模块化设计应用中获得的成本收益与使用多个模块所带来的互连成本增加之间的关系。模块化设计功能的其他好处包括易于设计更新，跨多个产品的子系统标准化以及更轻松地排除产品子系统设计故障的故障。
•努力使用标准组件
使用标准组件可以极大地减少设计开发时间和成本。不言而喻，指定复杂的定制解决方案将大大增加任何产品的前期成本，并且可能使设计不可行。使用更通用的组件还可以简化产品的供应链，并减轻组件供应的顾虑。首选标准组件的另一个好处是，在用于PCB设计之前，可以更轻松地验证其脚印。
•更加依赖多功能组件
只要电气组件可以在设计中达到多种目的，它就应该让PCB设计人员加以利用。例如，使用在设计中也可以用作散热器的外壳可以大大节省设计成本。双重用途设备的另一个示例是使用支座作为通过PCB上连接的安装孔从PCB到PCB外壳到地面的连接。
•用于多种产品的设计模块
在一系列产品中使用标准零件可以降低处理成本，并允许大量采购成本。这个概念也可以扩展到产品模块。如果模块可用于多种产品，则更高的生产量可降低该模块的成本，并最终导致较低的成品成本。
•易于制造的设计
选择在制造过程中需要较少处理的PCB材料可以极大地简化产品制造。避免诸如必须使用适当的外壳材料对外壳进行涂漆之类的操作可以消除整个制造步骤并降低产品成本。同样，确保设计零件的公差不会过大，可以消除组装过程中耗时且昂贵的零件返工。
•减少并避免使用紧固件（如果可能）
与所有产品一样，在组装PCB时，使用紧固件安装
元件要比使用压入配合式安装技术花费更多。要利用此优势，请尝试减少装配体中紧固件的使用。一种方法是使用功率IC的表面安装版本，并将散热片集成到电路板的设计中。例如，从使用外部散热器的IC的TO-220版本切换到使用PCB作为集成散热器的D2PAK版本，可以节省大量的最终设计成本。
•最小化组装方向
如果可能，所有零件都应从组件的同一侧开始沿一条轴安装。这通常被称为“自上而下”的组件，其中所有组件均从上至下安装到最终组件中。使用这种单面组装过程可以节省与组装期间旋转和旋转产品相关的时间。因此，与所有设计决策一样，PCB设计工程师必须权衡是否要生产一种较小的PCB，而将元件放置在电路板的两侧，而不是设计一个较大的PCB，而将元件放置在电路板的一侧。
•最大限度地提高元件放置接受度
工程师应以减少组件安装错误的方式设计PCB.这可以通过使用具有较高尺寸公差（较大的销间距）的组件或避免出现诸如墓碑石的问题来实现。使用设计为具有高水平放置公差的零件可以大大降低组件的故障率。此外，使用刚性的和尺寸可预测的基础结构还可以提高正确放置组件的速度。此外，机器视觉类型的反馈系统和其他形式的反馈可实现贴装自动化过程，从而可以大大提高生产良率。
•最小化PCB组装过程中的重新定位和处理
在组装过程中重新放置PCB的任何时间都会增加在该PCB上组装组件所需的时间。很容易理解，只要PCB具有两个侧面并且在PCB的正面和背面都安装了组件，就会发生重新定位。如果可能，请在电路板的单面使用所有表面安装组件。仅使用表面安装器件会将组装过程中的焊接部分限制在一个回流步骤中，而包含通孔组件可能需要额外的波峰焊接步骤或手动焊接。
PCB设计在制造和组装中的优势
· •较少的零件需要处理和记录。
· •可以降低物料清单成本。
· •可以在一定程度上降低处理成本。
· •可以减少人工和能源投入。
· •可以缩短整体制造时间，从而可以大大提高制造效率。
· •较低的复杂度导致较高的可靠性。
· •产品可能更具竞争力。
· •将获得更高的利润。
DFMA是降低下一个设计成本的明确途径。减少设计数量的好处是显而易见的。如果产品成本较低且不易发生故障，则它们将更加可行，但是通过减少制造产品所需的材料量，可以降低产品处理成本，将文件要求降至最低，并减少所需的组装工时。所有这些因素导致较低的生产成本，并允许更高的产品利润率或更具竞争性的价格产品的价格。此外，减少了生产时间，从而可以在更短的时间内将产品交付给客户。DFMA正式实现了这些目标。
原作者：booksoser 汽车
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