印制电路一次性试制及其与相关部门间的协调

一,印制电路的一次性设计流程
电子产品的快速更新换代，使得某些产品的寿命之短有可能来不及第n 次试制，而在一次试制后就要推向市场了，因此一次试制的成功率就变得十分重要。图3. 3 是图3.2 中从印制电路研发规划到完成第1 次试制所经历的细化工艺流程图，也可以说是印制电路一次性试制的流程图。从图中可以看出，其工艺流程图不是一条龙式的流水线，这里面有印制电路图形设计人员与大规模集成电路开发人员之间的协调，也有印制电路图设计人员与整体结构设计人员之间的协调，还有印制电路图设计人员与电路原理图设计人员之间的协调等。另外，在整体结构设计过程中还有从粗略设计到细化设计的结构细化过程.

二，印制电路设计人员与大规模集成电路等主要部件开发人员之间的协调
印制电路设计人员与大规模集成电路等主要部件开发人员之间的协调，最明显地体现在设计的印制电路中使用了专用大规模集成电路，或者称为非通用大规模集成电路的情况，因为这些专用集成电路的引出端配置一般都不规范。印制电路设计人员与大规模集成电路等主要部件开发人员之间的协调发生在确定大规模集成电路等主要部件的引出端在印制线路板上配置形状与尺寸的开始阶段。

在采用球栅阵列封装(EGA) 或者芯片尺寸封装(CSP) 的专用大规模集成电路的场合下，利用贴片式连接器(interposer) 可以提高专用大规模集成电路在印制线路板上引出端连接布线的自由度。这在图3. 3 中表现为准备设计时的"确定外连接线"的过程。这种贴片式连接器一般由集成电路生产厂家或者与之配套的附件生产厂家设计生产，并且可以与专用大规模集成电路配套购买。

三，印制电路设计人员与整体结构设计人员之间的协调
整体结构设计人员首先要对整机的结构提出构想，并在整体结构设计结束后对整体结构的设计结果作出评价(DR) 。到此为止，印制电路板的形状、尺寸大小都已经被限定了。因此，对整体结构设计结果作出评价时，除了应当有整体结构设计人员、电路原理图设计人员参加外，也应当有印制电路板的设计人员参加。

在整体结构设计过程中，不管是不是靠计算机辅助设计(CAD) 的方式进行设计，印制电路设计人员都应当把电子元器件的规格尺寸提供给整体结构设计人员。

由于大规模高速数字集成电路中的晶体管多为场效应晶体管，而这种晶体管的栅极耐电压较低，如果从人体感应来的静电进入印制电路板的话，轻则会引起误动作，重则会损坏集成电路。因为人体上的静电感应电压最高时可以高达数千伏乃至数万伏。而在印制电路内部导电通路高度密集，尤其是像笔记本电脑、于机等便携式电器整机中的印制电路板与封装外壳之间的空间狭小，要想靠印制电路本身完成静电屏蔽的任务几乎是不可能的。所以静电屏蔽的任务就责无旁贷地落在了整体结构设计人员的身上。也就是说，在进行整体结构粗略设计评价时，印制电路设计人员需要在有无整机静电屏蔽处理措施上对整体粗略设计进行评估和监督。

结构粗略设计结果被确认之后，结构设计人员就要开始详细设计了。这时候有关印制电路板的外部尺寸等信息由结构设计部门传递给印制电路板的设计人员。在结构计算机辅助设计(CAD) 出现之前，这种传递是以纸面形式进行的;而在结构计算机辅助设计(CAD) 出现之后，则改以传递数据信息的方式进行，尤其在采用IGES 软件以后，更可以将整体结构计算机辅助设计输出的数据以3 维立体动画的形式显示出来。IGES 软件一般使用1gesout 和1gesm 来输出和输入1ges格式文件，其文本文件名称的后缀通常为.19S ，这是一种按美国标准IGES 规定格式的ASCII 码文本文件，功效是原始图形信息交换规范，主要是用来在不同的CAD 系统之间交换数据。能够完成这类功能的软件，除了IGES 之外，还有XDF 软件。最近推出的IDF 软件在完成上述功能的同时，还具有防止印制电路设计人员更改整体设计中已经得到确认的高度限制、禁止在某些禁区配置电子元器件和布线等制约条件的功能。

当印制电路设计过程中才发现整体结构对于印制电路规定的高度限制、禁止在某些区域配置电子元器件和布线等制约条件无法得到满足时，印制电路设计人员应当及时地将信息反馈给整体设计人员，由整体设计人员进行修改;而印制电路设计人员自己不得擅自修改。

四，印制线路图设计人员与印制电路的电路原理图设计人员之间的协调
印制电路图设计人员与电路原理图设计人员之间的联系与协调是印制电路设计中最主要、最重要和最直接的联系与协调。其协调方式则随着电路原理图CAD 与印制电路图CAD 的发展而变化，二者合起来称作"电子CAD"。两部分设计人员的工作方式也由最初的分别手绘电路原理图和印制线路图，经过分别的计算机辅助设计(CAD) ,最终出现了合并为由统一的电子设计人员进行的电子CAD 。图3. 4绘出了这种变化的过程。

五，电子设计人员与电子元器件厂商、板材厂商以及组装部门之间的协调
当电路原理图的设计与印制电路的设计合并为电子设计以后，电子设计人员与电路中所使用贴片式大规模集成电路等电子元器件厂商、印制电路绝缘板材厂商以及组装人员之间，在设计过程中的协调主要集中在从印制电路研发规划到第一次试制之间的与电学性能相关的部分，将图3.3 中的该部分细化后就变成了图3.5 的样子。

电路原理图的设计人员根据电功能分配绘制出方框图，并根据方框图，借助于电路原理图CAD 软件，靠计算机辅助加工系统(CAM)绘制出能够实现印制电路研发规划书规定功能的电路原理图。目前，所使用的CAM 软件有日本Screen 株式会社制作的Integrated CAMSystem CI-8100 系列软件，其中CI-8100 H 型软件适用于CAM 的编辑软件， CI-8100 M 型软件是专门用于曝光机的简易编辑软件，CI-8100L型软件是专门用于外观检查机的简易编辑软件。它们可以对多层印制线板进行多层同步编辑、制作与编辑轮廓数据、进行基板解析、计算铜宿面积以及多种色彩输出等诸多功能。图3. 6 是CI-8100系列软件的人机交互显示界面。在现阶段还没有实现由电功能分配方案或者方框图直接自动转换成电路原理图的计算机辅助设计软件，其中间过程还需要人工介入。

印制电路图CAD 过程中，除了需要有电路原理图CAD 提供的数据信息外，还需要有为了防止误动作与电磁干扰而必需的制约条件，这些制约条件来源于相应的解析过程和靠经验积累起来的相关技巧。

在日本设计印制电路图形时，优先考虑的是电路参数，而对大规模集成电路和其他贴片式电子元器件的尺寸限制得不是那么死。依照这个原则，当在贴片式电子元器件的下方有两根导体图形穿过时，就选择一个适合两根导体图形穿过大小的贴片式电子元器件，这样做的优点在于既可以使用电学性能更为优秀的电子元器件，又可以节约因为贴片式电子元器件更进一步的小型化而增加的成本。不过这就要求电路原理图的设计人员、印制电路图的设计人员、电子元器件列表三者之间相互协调，随时修改，保持一致。

六，印制线路图设计结果的最终检查
印制电路设计人员有时候会发现与其去解决一个采用无试法(cut & try) 设计的印制电路在试制中发现的不合格设计难题，还不如从头进行一次印制电路设计来得简单。为了避免在一次试制后才发现设计的印制电路不合格，需要在试制前对印制电路图形设计结果进行最终检查(front loading) 。其最终检查的内容包括信号完整性分析(signal integrity) 、电源完整性分析(power integrity)与电磁仿真(EMI simulation)，以及设计规则检查(design rule check)与经验体系(knowledge system)检查和可制造性分析。

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