Der PCB prototyp ist im Wesentlichen ein frühes Muster des Produkts, dessen Zweck darin besteht, das Designkonzept zu testen und seine Machbarkeit zu prüfen. Obwohl die meisten Prototypen nur zum Testen grundlegender Benutzerfunktionen hergestellt werden, müssen pcb prototypen dennoch über ein gewisses Maß an Funktionalität verfügen, da das PCB-Prototyping dazu dient, die Gesamtfunktionalität des Designs zu testen.
Ein Prototyp einer Leiterplatte oder ein kostengünstiger PCB prototyp ist ein kleines Gerät, das zum Verbinden elektronischer Komponenten verwendet wird, um den reibungslosen Betrieb eines Produkts zu gewährleisten. Dieser Prozess bestimmt, ob das vorgeschlagene PCB-Design wie erwartet ausgeführt wird, wodurch mögliche Mängel aufgedeckt werden und der Designer notwendige Änderungen vornehmen kann. In dieser Phase wurden auch alle anderen Verbesserungen oder alternativen Lösungen eingeführt, die dem Designer möglicherweise in den Sinn gekommen sind. Die Großserienfertigung eines neuen Produkts ist untrennbar mit der Prototypenentwicklung von Leiterplatten verbunden, die ohne eine Prototypen-Designphase nicht einfach begonnen werden kann.
Beim Design eines Leiterplattenprototyps werden nicht unbedingt Fehler entdeckt, da das Design manchmal perfekt ist. Nach Fertigstellung des Leiterplattenprototyps werden die elektronischen Komponenten des Produkts in der Regel mit Hilfe von Lötarbeiten zu einer Leiterplattenbaugruppe (PCA) verbunden. Anschließend können Hersteller oder Kunden ihre Meinung zur Leiterplatte und etwaige weitere Vorschläge/Verbesserungen einbringen. Die Entwickler von Leiterplatten-Prototypen sollten stets auf alle möglichen Ergebnisse vorbereitet sein, sodass Nacharbeiten in dieser Phase nicht als zusätzliche Kosten betrachtet werden sollten. Das Überspringen der Prototypentwicklung und die Teilnahme an der Serienfertigung von Leiterplatten-Prototypen führt nur zu deren Scheitern und ist in Bezug auf die Verschwendung von Energie, Zeit und Geld definitiv katastrophal.
Im Folgenden werden die allgemeinen Phasen der Prototypenfertigung von Leiterplatten beschrieben. Die erste Phase wird als Breadboard-Test oder Proof of Principle bezeichnet. Dabei wird überprüft, ob die Logik hinter dem pcb prototyp umgesetzt werden kann. Im nächsten Schritt wird die erwartete Größe (bevorzugte Größe) des PCB prototyps überprüft. Nach dieser Phase wird ein visuelles Modell erstellt, und nach dessen Genehmigung beginnt die letzte Phase, in der Funktionalität und Aussehen überprüft werden. Das zu diesem Zeitpunkt erzielte Ergebnis ist die beste Annäherung an die tatsächliche Leiterplatten-Prototyp platine. In der Regel sind bei der Entwicklung von Leiterplatten-Prototypen die Simulation des Stroms in der Leiterplatte und der Zustand der Schaltung die beiden wichtigsten Prozesse.Tatsächliche Komponenten und Materialien können erst für das endgültige Modell oder den Prototyp implementiert werden, nachdem das Simulationssystem wie erforderlich funktioniert.
Der technologische Fortschritt und die Computerisierung haben weltweit den Weg für eine bequeme Produktion von Leiterplatten geebnet. Der Prototypenentwurf ist ein modernes System zur wirtschaftlichen und effizienten Herstellung von Leiterplatten, die hauptsächlich aus wichtigen elektronischen Bauteilen bestehen.
PCB prototypen sind keine gewöhnlichen Produkte wie Kopierer, die von den Anwendern einfach verwendet werden können. Leiterplatten-Prototypen müssen vor ihrer Verwendung untersucht werden. Als modernes und preisgünstiges Projekt und Investition erfordert es viel Erfahrung, um die Ausrüstung vor dem Kauf beurteilen zu können.
Wichtige Spezifikationen für die Herstellung von Leiterplatten-Prototypen
1.Größe: Die Kosten für Leiterplatten hängen von der Oberfläche ab, daher sollte der Platzbedarf sinnvoll geplant werden, um Kosten zu sparen. Gleichzeitig sollte auf unregelmäßige Formen geachtet werden, die leicht zu Materialverschwendung führen können. Kleine rechteckige Leiterplatten haben höhere Kosten.
2.Schichten: Schichten sind ein wichtiger Ausdruck der Komplexität, und mehrschichtige Leiterplatten sind wie übereinanderliegende Autobahnen, die eine Verlegung für überlappende elektrische Verbindungen ermöglichen.
3.Materialtyp: Das häufig verwendete FR-4 Material besteht aus Glas-Epoxidharz. Bei der Konstruktion von Hochgeschwindigkeits- oder HF-Platinen sollte auf die dielektrischen Eigenschaften und die Dicke des Materials geachtet werden.
4.Dicke der Leiterplatte: Wählen Sie die Kerngröße basierend auf der Anzahl der Kupferschichten, um die Dicke zu bestimmen. Spezielle Umgebungen können bestimmte Dicken erfordern, wobei die Mindestdicke 0.4 Millimeter beträgt.
5.Oberflächenbehandlung: Die Pad-Galvanisierung verbessert die Lötbarkeit und umfasst in der Regel bleihaltige oder bleifreie HASL- und ENIG-Galvanisierung. Letztere weist eine bessere Oxidationsbeständigkeit und Oberflächenebenheit auf und eignet sich für große BGA-Komponenten.
6.Impedanzkontrolle: Leiterplatten mit Funkfunktionen erfordern eine Impedanzkontrolle, die von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird und für die Optimierung der Funkantennenleistung entscheidend ist, was jedoch zu höheren Herstellungskosten führen kann.
7.Mindestbreite/Mindestabstand: Dies betrifft die Breite und den Abstand der Kupferdrähte. Die Nichteinhaltung der Toleranzstandards kann zu Problemen führen. Kupferressourcen sollten sinnvoll genutzt werden.
8.Lochgröße: Die Größeneinstellung von Löchern und Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte. Kleine Größen sparen zwar Platz, sind jedoch schwierig herzustellen, haben strengere Bohrtoleranzen und neigen zu Ausschuss.
9.Lötmaske: Verhindert Lötbrücken und Kurzschlüsse, mit mehreren Farben zur Auswahl. Sie kann während der Produktion ihre Farbe ändern und muss sinnvoll ausgewählt werden.
10.Siebdruck: Wird zur Aufzeichnung von Leiterplatteninformationen verwendet. LPI-Druck bietet eine höhere Auflösung, ist jedoch etwas teurer.
11.Mindestabstand: Bezieht sich auf den Abstand zwischen benachbarten Pins elektrischer Komponenten. Ist der Abstand zu gering, wirkt sich dies auf die Produktion und die Kosten aus. Spezifische Verpackungen sind während der Prototypenentwicklung oder der manuellen Montage schwieriger zu handhaben.
12.Zahnförmige Bohrung: Wird zur Installation von Schablonen oder PCB-Designs auf anderen PCBs verwendet.
13.ROHS-Konformität: Während der Produktion muss der Hersteller eindeutig über die Anforderungen informiert werden, um zu vermeiden, dass nicht konforme Komponenten in das Design gelangen.
Die Bedeutung von pcb prototypen im Herstellungsprozess:
Beschleunigung der Gesamtproduktion:
Hochpräzise pcb prototypen tragen dazu bei, mögliche Iterationen und Nacharbeiten während der Produktionsphase zu minimieren. Das Prototypendesign ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Fehlern und gibt den Herstellern ausreichend Zeit, diese vor der eigentlichen Produktion zu beheben. Darüber hinaus können Hersteller mit Prototypen besser mit Kunden kommunizieren und ihnen helfen, wichtige Designelemente zu verstehen. Tatsächlich können Kunden auch Änderungen oder Modifikationen anfordern, was in späteren Produktionsphasen sehr zeitaufwändig sein kann.
Testen:
Der Prozess der Leiterplattenprototypenentwicklung ist nicht nur ein zufälliger Fehlererkennungsprozess. Vielmehr handelt es sich um einen kritischen Schritt, der mehrere Testprozesse umfasst, wie z. B. Temperaturwechselprüfungen, Leistungsänderungsprüfungen, Schlagfestigkeitsprüfungen usw. Bei all diesen Tests wird die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte unter rauen Umgebungsbedingungen überprüft. Die Konstrukteure überprüfen außerdem sorgfältig alle Komponenten und deren Funktionen, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktionieren. Diese kleine Inspektion ermöglicht eine schnellere und genauere Herstellung von Leiterplatten im tatsächlichen Produktionsbetrieb.
1) PCB-Design
Prototypendesign kann Ingenieuren helfen, Fehler frühzeitig im Entwicklungsprozess zu erkennen. Je genauer das Design, desto besser kann die Fehlererkennung vorbereitet werden, wodurch die Designkosten minimiert und die Projektzeit verkürzt werden können.
2) Funktionstests
Es gibt einige Dinge, die in der Theorie effektiv sind, in der Praxis jedoch nicht. Genaue PCB-Platinen können dabei helfen, theoretische Werte zu bewerten und zu überprüfen, ob sie in den tatsächlichen Werten vorkommen. Prototypen von Leiterplatten können einige Funktionen von Produkten überprüfen und bewerten.
3) Zustandsprüfung
Viele Produkte müssen in speziellen Umgebungen eingesetzt werden, daher müssen Leiterplattenprodukte entsprechenden Tests unterzogen werden, um einen normalen Betrieb in der Umgebung sicherzustellen. Beispielsweise werden Prototypen in der Regel Temperaturwechselprüfungen, Leistungsänderungsprüfungen, Schlagfestigkeitsprüfungen usw. unterzogen.
4) Endgültiges Produktdesign
PCB-Prototypen helfen bei der Entscheidung, ob das Produkt oder der Verpackungsplan für das endgültige PCB-Design angepasst werden muss. Für die oben genannten Zwecke können präzise pcb prototypen andere Prozesse erheblich vereinfachen und Ingenieuren bei der Vorbereitung von Produktionsplänen helfen.
Kosten minimieren:
Die frühzeitige Erkennung von Fehlern hilft Herstellern, diese einfach und schnell zu geringsten Kosten zu beheben. Dies ist nicht der Fall, wenn Fehler erst während der Produktionsphase entdeckt werden. Die Entdeckung von Konstruktionsfehlern in späteren Phasen erfordert einen enormen finanziellen Aufwand, um diese zu beheben. Dies wirkt sich wiederum vollständig auf das Projektbudget und den Zeitplan aus. Darüber hinaus ermöglicht das Design von PCB prototypen den Herstellern, Materialien und Komponenten im Voraus gemäß den Designspezifikationen zu organisieren. Außerdem können sie kostengünstige Komponenten, Materialien und Montageverfahren finden und testen. Insgesamt minimiert die Prototypenentwicklung die Last-Minute-Hektik bei der Materialbeschaffung und ermöglicht es ihnen, geeignete Entscheidungen über die Fertigungsmethoden zu treffen.
1) Vollständige Prüfung:
PCB-Prototypen können PCB-Designingenieuren helfen, Designprobleme schnell und genau zu testen. Ohne diesen Punkt würde die Entdeckung von Designfehlern mehr Zeit erfordern, und wenn sie nicht rechtzeitig geliefert werden, könnte dies zu Unzufriedenheit bei den Kunden und zu Umsatzverlusten führen.
2) Kunden sehen das Produkt im Voraus für eine bessere Kommunikation
Kunden möchten das Produkt in der Regel an mehreren Punkten während des Produktionsprozesses sehen, und die Bereitstellung von Prototypen als Hilfsmittel kann dazu beitragen, das Design besser zu vermitteln. Außerdem kann dadurch die Kommunikation mit den Kunden und die Zeit, die Kunden für die Anforderung von Neudesigns benötigen, minimiert werden.
3) Nacharbeit so weit wie möglich minimieren
Durch das Testen von pcb prototypen können Leiterplatten vor ihrer Serienfertigung geprüft und getestet werden, wodurch Nacharbeit reduziert wird. Wenn fehlerhafte Produkte in die Produktion gelangen, dauert dies länger und verursacht in späteren Phasen höhere Kosten.
4) Aufdecken von Konstruktionsfehlern
Je früher Ingenieure Konstruktionsfehler entdecken, desto früher können diese behoben werden und desto geringer sind die Reparaturkosten. Je später das Problem entdeckt wird, desto höher sind die Reparaturkosten. Wenn das Problem bis zur Serienfertigung bestehen bleibt, kann dies zu Budgetüberschreitungen führen. Durch hochwertige Leiterplatten-Prototyping-Dienstleistungen können Konstruktionsfehler schnell und genau entdeckt und behoben werden, was langfristig zu Kosteneinsparungen führt.
Anwendung von PCB Prototyp
Leiterplatten, die Komponenten über verschiedene zugehörige Schaltkreise verbinden, sind das Herzstück vieler verschiedener elektronischer Geräte, die wir täglich verwenden. Es gibt sie in vielen verschiedenen Varianten, sodass sie in unterschiedlichen Situationen eingesetzt werden können. PCB sind Bestandteile elektronischer Produkte, die in fast allen Branchen verwendet werden. Man findet sie in den Bereichen Unterhaltungselektronik, medizinische Geräte, Automobilteile, Industrieausrüstung, Beleuchtungstechnik, Luft- und Raumfahrtinstrumente und vielem mehr.
Da die Menschen immer weiter innovativ sind und immer mehr neue elektronische Geräte entwickeln, sind Leiterplatten immer häufiger anzutreffen. Gerade bei der Entwicklung dieser neuen Produkte sind Prototypen von Leiterplatten am nützlichsten. Wenn Ihr Projekt eine der folgenden Situationen beinhaltet, sollten Sie die Erstellung eines Prototyps in Betracht ziehen:
Neues Produkt – Immer wenn Ihr Projekt die Entwicklung eines neuen Produkts beinhaltet, sollten Sie ein Prototyp-Design für Leiterplatten verwenden. Ohne Prototypendesign können Sie möglicherweise bestehende Probleme nicht erkennen, was zu schwerwiegenderen Problemen führen oder die Behebung erschweren kann. Selbst wenn Ihr Projekt einem bereits erfolgreich abgeschlossenen Projekt sehr ähnlich ist, kann ein Prototyp dennoch hilfreich sein. Viele verschiedene Faktoren können die Leistung und das Prototypendesign eines Geräts beeinflussen, sodass Sie schnell und kostengünstig alle Faktoren identifizieren können, die angepasst werden müssen.
Qualitäts- und Designtests – Wenn Sie Qualitätsprüfungen oder Designüberprüfungen durchführen möchten, sollten Sie Prototypen von Leiterplatten bestellen. Eine kürzere Bauzeit ermöglicht Ihnen einen schnelleren Beginn der Überprüfung oder des Testens und senkt Ihre Gesamtkosten. Der pcb prototyp vermittelt Ihnen ein genaues Verständnis der Leistung des Endprodukts. Sie ermöglichen es Ihnen, Qualität und Leistung zu validieren, bevor Sie in größere Standardproduktionsläufe investieren, und helfen Ihnen so, Projekte schneller oder kostengünstiger abzuschließen.
Komplexe Komponenten – Wenn Ihr Projekt mehrere PCB-basierte Komponenten enthält, sollten pcb prototyp verwendet werden. Mehr Komponenten können mehr Funktionalität bedeuten, aber auch mehr potenzielle Fehlerquellen. Bei diesen komplexeren Projekten ist das Prototyping besonders nützlich, da es hilft, schnell zu erkennen, welche Komponente nicht richtig funktioniert. Wenn Sie jeweils nur eine Leiterplatte bestellen, können Sie weniger Zeit für das Testen und Beheben von Problemen aufwenden und Geld sparen.
Modellierungszweck – Wenn ein physisches Design ohne den Betrieb einer Leiterplatte präsentiert werden soll, sollte ein pcb prototyp verwendet werden. In einigen Fällen möchten Sie möglicherweise ein Designmodell haben, um zu veranschaulichen, wie es funktioniert. In diesen Fällen benötigen Sie keine voll funktionsfähige Leiterplatte. Sie müssen lediglich das Design genau darstellen. Die Verwendung von Leiterplattenprototypen für diesen visuellen Effekt ist kostengünstiger als die Verwendung von Standard-Produktionsplatinen.
