“原型機的成功并不意味著設計已為生產做好準備。工程師必須在設計階段全面考慮生產制造過程中的各種潛在問題。”

推薦聽一下播客，播客內容比文字更精彩：PCB 設計中的錯誤可能在生產階段造成嚴重問題，導致設計報廢、生產延誤和成本增加。原型的成功并不意味著量產也能成功，因此在設計早期階段就應考慮生產可行性的重要性。 本文總結了常見的與生產相關的設計缺陷并提供了解決方案。

缺乏關鍵信號測試點

問題: 這是最常見的錯誤之一。沒有測試點，板廠無法驗證電路板功能，導致：

• 無法測量電源軌、檢查通信線路或確認固件加載。

• 缺陷無法及早發現，后期修復成本更高。

• 制造商可能在未經測試的情況下發貨，或收取額外費用制作定制測試夾具。

解決方案:

• 為所有重要信號（電源、地、復位、通信總線、關鍵GPIO）添加測試點。

• 避免在射頻或高頻信號上添加測試點，因為寄生電容會引起問題。

• 將所有測試點集中放置在電路板的同一側（通常是底層或與元件相對的一側）。

• 測試點附近添加接地焊盤，并清晰標記。

• 避免將測試點放置在電路板兩側，這需要更復雜、更昂貴的雙面“針床”測試夾具。

缺少 PCB 部件號和修訂版本

問題: 看似微不足道，但會在生產中造成極大混亂：

• 工廠可能混淆不同版本的設計，導致生產錯誤版本。

• 調試問題時難以確定正在查看的電路板版本。

解決方案:

• 始終在 PCB 絲印層上包含部件號/項目名稱和修訂版本，例如“部件號1203，修訂版B”。”

• 保持標簽小巧、不礙事但清晰可見。

• 確保 PCB 上的信息與 BOM、Gerber 文件和貼片文件中的信息一致。

缺少貼片對齊用的基準點

問題: 在復雜板或大批量生產中，這會嚴重影響可制造性：

• 貼片機無法準確對齊電路板，導致元件放置錯誤。

• 工廠需要手動對齊（慢且易出錯）或修改文件添加基準點。

解決方案:

• 至少在電路板上添加兩個全局基準點，最好位于相對的角落，以提供更可靠的對齊。

• 對于 QFN、BGA 或細間距連接器等高密度封裝，考慮在這些部件附近添加局部基準點，以提高放置精度。

• 確保基準點周圍至少有1毫米的間隙，且不要用阻焊層覆蓋。

沒有拼板或分板策略

問題: 批量生產，特別是小型電路板，需要拼板：

• 如果未提前規劃，板廠可能會自行拼板，這可能會干擾布局。

• 分板設計不當可能導致電路板破裂、連接器損壞或焊點斷裂。

解決方案:

• 從設計開始就考慮拼板，特別是在電路板尺寸較小時。

• 添加郵票孔或 V-cut，并確保重要元件遠離邊緣。

• 與制造商溝通他們的偏好，了解工具孔、面板尺寸和間距，并索要面板模板。

使用難以采購或已停產的零件

問題: 在供應鏈不穩定的情況下，這是一個大問題：

• 部件短缺會導致生產暫停，延誤交期。

• 制造商可能不告知您的情況下替換零件，增加產品風險。

解決方案:

• 在 BOM 鎖定前，使用 Octopart 或 Find Chips 等網站檢查零件可用性。

• 確保每個零件都可從多個供應商處獲得，且未接近報廢（EOL）。

• 選擇易于查找和受支持的零件。

元件間距過緊，無返修空間

問題: 在原型階段為了節省空間而緊密堆疊元件，但在生產中會造成問題：

• 返修困難，例如探查、重新焊接或更換元件。

• 高矮元件距離過近可能在檢查時產生陰影，甚至影響回流焊。

解決方案:

• 除非絕對必要，否則不要將元件放置得太緊。

• 在連接器、高大元件以及任何可能需要調試或返修的元件周圍留出額外空間。

• 為返修工具（人手、鑷子、烙鐵）留出空間。

總結與建議

• 預防性設計: 盡早考慮生產可行性是避免昂貴返工和延誤的關鍵。

• 制造商溝通: 積極與合同制造商溝通，了解他們的要求和偏好。

• 利用工具: 使用設計清單和在線資源來識別和避免常見錯誤。視頻中提供了“設計錯誤清單包”的資源，建議利用這些工具。

通過遵循這些最佳實踐，設計師可以顯著提高 PCB 的可制造性，確保產品順利從原型階段過渡到大規模生產。