设计与生产结合，提高劳动生产率 工程的最终目的都是要把技术变成产品，把它商业化。我们从研究，开发到工程设计，制造，销售这是一整套的东西，一个工业要想发展，最重要的一点是要把一个产品做出来，能够送到客户手里，达到客户的要求。在谈论高级的设计时，不能疏忽这一点，就是制作行业怎样把它做出来，制造过程很像作菜。作菜有三个阶段： 第一是有人想食谱，这等于是工程的设计开发；要想出一套很好的东西，还得找一个很好的厨师来操作，这就相当于我们的制造；但是有食谱和厨师，没有好的佐料，也作不出好菜来。因此可以说：开发设计就是设计一个食谱，生产部门有好的制造者，再加上供应厂家提供的好的原料，我们才能做出好的产品。此外，做批量生产不象手工艺品，一个两个慢慢来，主要问题是我们要进行批量生产，在很短的时间内以很低的成本，使每一个产品都能百分之百的达到要求。因此，生产和设计必须要紧密结合，才能达到设计和生产的要求。 生产部门怎样在设计中起作用呢？我们常羡慕日本的产品做得好。日本人是全球最优秀的制造者，可是我们往往不深入地想一想，为什么日本会作得好呢？假如我们仔细地分析一下的话，日本人有他成功的必然因素。日本人在搞出一项设计之后，会有一本相应的记分册，刚开始时这个记分册的分数是100％，然后按一定的要求减分。以螺丝钉为例，一个产品每多加一个螺丝钉就要减两分。因为每多加一个螺丝钉就锝使制造人员增加一点麻烦，螺丝钉的成分还分两种，垂直安装的减两分，横者安装的减四分，因为横的螺丝钉安装起来更困难，因此产品的设计要交给制造人员看，制造人员按要求减分到一定程度，比方说减到70制造人员就可以拒绝生产，要求重新设计，把螺丝钉再减少一些，使它更易于装配。所以说在完成生产设计，使之符合制造要求，符合批量生产要求方面，在保证产品质量方面，制造人员扮演了一个相当重要的角色。再有制作人员在制作之前要对达到高质量有一定的把握。产品质量靠两方面，一是制造人员自己的手艺，二是原材料本身有无缺陷，而产品品质高不仅靠原料，还得靠设计，因此制造人员有必要帮助设计人员来注意这些问题。 设计与工艺紧密结合，是目前印制板向前发展的趋势之一，也是目前印制板行业存在的一个主要问题。设计人员不了解工艺，或者工艺人员不了解设计要求，都不利于印制板的制造，尤其是细导线印制板更是如此。在设计，工艺和组装部门之间正式，半正式或非正式的合作关系都将建立起来，彼此得到加强，在此仅从制造工艺的角度出发对印制板电路图形的设计与制造间紧密协作堤出要求及阐述这些要求的必要性： 一， 一般要求 1， 图号：印制板必须有一个图号，该图号必须是唯一的，不能重复，否则生产过程中不利于管理，易造成混淆，容易出错。在实际生产过程中经常发现部分设计人员给出的图号重复而自己又没有发现，这样很容易给生产单位造成麻烦，重复生产时容易出错。 2， 加工要素： A, 板材，板厚及基材应符合的标准。 B,孔径（元件孔，安装孔，槽孔等）及是否孔化。 C,外形（板边缘切口，槽）及尺寸公差。 D,表面涂覆，包括电镀层（Au,Ni,Pb/Sn）和阻焊涂层。 E,标志：字符，元件面和焊接面及层序标志或其它标志。 F,特殊加工要求（如沉孔，插头倒角，特性阻抗等）。 G，检验标准：如国际，国军标或航天部标及其它标准。 此加工要素应当表示清楚。否则也容易给生产造成麻烦。设计人员如果把加工要素表示很清楚，制造单位一目了然，可以减化前期准备过程，方便生产，提高效率。 3， 基准：印制板的CAD和机加工图都必须有基准点，通常是印制板上的一个孔中心，最好是机械安装孔的中心。因为PCB的设计，除考虑电气物理特性外，不但要考虑到图形精度位置准确的要求，而且还要考虑制造过程中如何保证PCB的图形精度，位置准确，并且满足整个组装的自动配合，因此PCB的设计是一个系统工程，整个系统（图形设计，制造，检验，自动插装，表面安装，都应确定相同的参考基准，以降低PCB尺寸的各种误差，保证尺寸的一致性，因而确定共同的参考基准和采用共同的定位非常重要。因此设计人员在机加图上的基准点应当一致。不允许CAD与机械加工图设计不同的基准点。如果以印制板的边，角，印制板长边和宽边中心线交点作为基准，会给加工带来误差，同时在生产过程中控制，检验尺寸的操作也带来困难。 4， 导线宽度：在设计布线空间允许和导线最小间距不违背设计的电气间距的前提下，应设计较宽的导线。如果设计要求导线的宽度不能小于某一特定值，则应当告之生产人员，在生产之前领先加进一个补偿值，以保证设计的宽度要求。特别是细线条更应如此。设计人员如若了解工艺制造过程，知道现在的常规工艺腐蚀方法，这就不难理解了。从理论分析，采用减成法或半加成法工艺制造电路图形，侧蚀总是不可避免的。因为侧蚀过程从垂直方向和水平方向同时进行，在蚀刻掉不需的铜箔的过程中形成了印制导线，也减少了导线宽度，为了减少侧蚀，提高导线精度，满足需要控制PWB阻抗要求，也要对细导线设计采用线宽补偿，即设计线宽比成品线宽稍大一些。对于普通线宽而言补偿作用不大，但随着线宽不断变细，补偿值的作用就越来越大。而在细线条蚀刻工艺中，电路图形的优劣是保证蚀刻质量的基础，期待蚀刻后的电路比其原始底片图形更好是很不明智的。因此要求： A,电路图形布局必须均匀一致，走线设计尽量满足制造工艺要求。 B,电路图形应该没有缺陷（没有短路，开路和缺口）。因为蚀刻时间长，侧蚀严重，甚至可能断线，随着线宽的不断变细，导线精度要求却越来越高，而且工艺范围也越来越小。因此：细线条设计时应当考虑到加上导线的补偿宽度。才能简化工艺难度，方便生产。此外，设计的线间距在布线允许情况下最好大于8MIL，可以为6MIL,6MIL以下成品率会降低，常规生产会有难度。 5， 焊盘与孔径: 在保证导线最小间距不违背设计的电气间距的情况下，应设计较大的焊盘以保证足够的环宽。一般情况下孔径对应的焊盘直径应至少比孔径大20MIL()以上，多层板的电地的隔离盘至少大40MIL，越大越好，不仅是为了保证电地与金属化孔之间有足够的电气间距，同时也对生产工艺降低了难度。设计者在设计时往往忽略对安装孔的电地隔离或隔离盘不够大，这样易造成电地短路。焊盘直径设计应尽量大，这样还有一个好处是可加大金属导热板的有效散面积减少热阻，提高机器的散热能力，降低机箱内的温度。在焊接面可以把焊盘设计得足够大，这样不但可提高焊盘和基板的结合力，同时还可使焊点饱满从而增强元器件焊点的抗冲击振动能力。在现行的生产中，由于设计者不了解加工工艺，往往设计的焊盘尺寸不够大，设计人员本身对PCB的标准又没有吃透，在设计时有时又不从标准库中直接调入元器件，或者自己作库时忽略焊盘和孔的对应尺寸，多数情况下只有在打孔检验时才能彻底发现焊盘小而打孔孔径大，后续生产的环宽小或没有环宽，只能重新改生产底片，无形中造成浪费，增加工艺难度。甚至可能由于孔多漏检，影响产品最终可靠性。还有可能由于生产人员不了解设计的器件要求，完全按设计文件加工而造成不能使用，无形中造成浪费，虽然责任不在制造人员，但作为制造者而言，资源的浪费总是应该最小，因此完全有必要让设计人员了解制造的基本要求，避免无形的浪费。 为方便生产制造，设计人员在设计时应保证一种焊盘尺寸对应一种孔径，不允许一种焊盘尺寸对应几种孔径或几种焊盘对应一种孔径，这主要是为了生成钻孔文件时快捷，方便而不出错。在现行生产中打孔质量问题多数情况是由于设计者在设计印制板CAD软件时，一种焊盘尺寸对应好几种孔径；不同的焊盘尺寸对应着一种孔径；或者是焊盘尺寸和孔径尺寸相互交叉。我们的产品工程师在核实用户打孔数据对往往由于不了解设计者所要器件插针腿的大小而无从下手，只能要求用户标明特殊孔径。一块印制板有时有上千，上万个孔，设计孔径与焊盘互相混淆，而让设计者手工标注时有时因为孔太多，自己标注都不清楚，哪怕是标注很清楚，这样让生产单位的前期准备，编程人员或打孔检验都容易因为是手工标注易产生错误难于检验出，最终导致出废品。而且手工标注无形中增加了加工难度，降低了生产效率。因此：有必要对设计者要求焊盘与孔径一一对应。 此外还应当注意： 1， 设计者在设计阻焊图形时焊盘应以"焊盘"的形式表示，而不能用线的形式表示，否则不能自动生成表面安装焊盘的阻焊图形，如若要留出不要有阻焊的大面积接地图形或有特殊要求线条不能有阻焊，此种情况也应作成焊盘才行。特殊情况也可用图纸标出，加工前特殊说明，以便制造者能按照设计者的要求正确生产。 2， 安装孔应以焊盘的形式给出孔位及孔径，而不能以字符层标注安装孔。最好也不要以"弧"的形式在顶层表示，这些都会给生产加工过程带来麻烦，甚至会有遗漏。安装孔最好以图纸标明。 3， 导通孔焊盘应尽可能大，以我们现有的生产能力，一般情况下导通孔焊盘大于则可，但对于多层布线密度大和板面积大时最好用33MIL.最小的导通孔焊盘可以为25MIL打孔孔径为(即12MIL)但此类小孔会跟生产带来一定难度，成品率会明显降低。 4， 多层板的内层的外边框线，插头缺口，板内开槽口及安装孔均应当隔离，设计人员在设计时往往容易忽略这些，一旦未隔离，会造成电地的短路，电装完后调试时还会烧毁组件。设计者往往认为设计时以禁布层的禁布线表示禁布，此禁布区内就不应该有任何金属的东西，其实在PCB的光绘中体现不出任何禁布的拒绝。如若设计未有任何说明，而制造部门又按常规的要求生产，往往就会造成多层板的内层实际生产的PCB与设计人员的想象不同，甚至可能会引起设计者要在原禁布孔内打安装孔而引起内层露铜环，安装螺钉后短路。因此，最安全的设计是预留出隔离带，把禁布区完全隔离，不留任何的导电图形。 5， 多层板大面积导体层有金属化孔通过的焊接孔必须加热隔离设计，以保证焊接时不因过分散热而导致焊接困难，甚至虚焊。但对小于40MIL的金属化孔，一般情况下此类孔都是过孔，不会焊接，最好采用直接接电或直接接地的形式设计，这样可以减少以热隔离的形式做设计带给加工过程中热隔离盘弧与弧间间隔太小，要么生产底片得手工处理，要么蚀刻不好而造成接电或接地困难。这都不利于生产。 6， 字符：字符线宽应大于8MIL()，字符高度也不能太小。在字符图形转移及印刷过程中如若线宽太细，印刷后字符可能模糊不清，不利于以后的焊接和安装。而且在设计时字符不能上焊盘，否则会跟以后的焊接带来困难。现在发现我们的许多用户或多或少的有字符上焊盘的情况，板子量少，又手工焊接，问题不大，但完全用波峰焊，板子量大或有表贴件，焊接就会有问题。 综上所述：在这要求我们的制造人员在与我们的用户的接触时向用户提出基本加工要求，接待用户时了解并且完整，准确的传达设计者的要求给后续加工工序，设计人员有什么技术问题可直接与产品工程师接触，在正式生产之前解决此类问题。根据我自己的经验，在生产之前设计在场的情况下有时间跟设计一起审一审软盘，让设计明白我们设计的一些基本要求，更改原设计中不符合生产加工要求或更改后能明显减少加工难度的东西，在生产过程中出错几率明显降低，而且好加工，板子质量可靠。并且这样的工作对我们新的用户特别有必要，第一次也许要花费很长的时间去让设计了解我们加工工艺或难点，但在以后的设计中设计者会自觉地或不自觉地遵从我们的加工要求，生产板的质量和效率会明显提高。比如说最简单的一个设计间距或焊盘，如若让生产人员为了方便生产修改间距或焊盘大小，可能会由于修改后没有设计者的网络表，无法进行检查。甚至还有可能会因为修改引起短路，因此让设计者预先了解加工工艺的基本要求是完全有必要的，而且设计人员自己修改后可以网络表进行必要的检查，可以大大的方便生产制造。 此外我们怎样才能把制造变为世界级的，达到世界水准即所谓的日本水准呢？ 第一是要有高的生产率，要竭尽全力提高生产率，生产率低下是没有竞争力的。我们要以同样的劳动得到更多的收获或以更少的劳动获得更多的收获。这样要求我们每一个人的力都往一处使，不能单靠单位主管人的意愿，而是要靠大家的协同努力，要使今天的工作比昨天干得更好，明天要比今天更好。要凭我们自己的力量。在一个群体改善我们的生活，把我们的声誉提高，但归根接底一句话：生产率不提高，根本就无法批量生产。 第二是要有质量管理：质量管理中最重要的就是工作态度，即员工的工作的态度。工作态度不好则一事无成，产品质量有保证了，生产就能提高，讲起来容易，做起来难，各单位都有自己的管理办法，但我觉得日本的集体精神值得推崇。如日本本田汽车公司在汽车出厂前一定要把车镜安装在一个什么角度，有一个工人，他随身带一把改锥走在路上，只要是看到本公司的车镜角度不对，他一定会走上前去较正。因为什么呢？因为是本公司产品，一定要把它弄得最好，虽然已经走出公司，可还有公司的荣誉感，公司的汽车存有问题，我们就必须把它修好。这个例子说明集体精神，荣誉感是怎样建立起来的，有了它才能有更好的质量，才能有世界一流的产品，这是工作态度问题。我们的原则是要制造出合格的产品，设计一定要简单，当然这个简单并不是简单到这个产品根本没有用处的程度。而是使在同样的规格中尽理简化，如要求在设计中同一规格的焊盘尺寸对应一种孔径，这样在生产过程中产品工程师下分解卡，编程转带，打孔检验等都简化了不少，而且不会出错。简化了设计，生产更加容易，自然而然产品质量会提高，可大大的提高生产效率。当然，要求所有的设计都符合我们的加工要求是不可能的。因此在生产过程中责任心仍然十分重要，集体协作的精神一定要加强。 此外还有培训和教育。要保证高质量，必须对员工进行培训教育，提高技术水平。但教育是无止境的，过多的培训，成本会很高，应制定一个适当的教育计划，另外还得有一点自修的精神，只有这样，才能得到教育和培训的真正效果。才能大大的提高我们的生产率。 信息反馈也很重要。我们的产品，不一定都是合格的，我们一定得有通畅的信息反馈渠道，及时的修改设计，加工制造过程中的不合理因素，力求提高生产效率，让我们的生产尽可能满足设计人员的要求，提高我们的工业水平。 总之：设计与生产紧密结合，可以简化加工工艺难度，方便生产，加快生产周期。减少劳动强度，提高产品合格率，增强产品的品质质量，从而大大地提高劳动生产率，增强我们的品牌和竞争势力。设计与制造的紧密结合，也是我们PCB业应当积极推崇的目标。
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