如何从设计轻松过渡到制造

消费电子行业的持续创新热潮使得消费者们对产品技术改进速度的期望达到一个前所未有的高度。不但产品变得越来越复杂，日益激烈的竞争也大大缩短了典 型的设计周期。因此，如果一个企业能够通过高效的设计和测试流程将一个产品从原理图转变为产品，那么它就具有了行业的竞争优势。

虽然完善开发工艺往往需要企业进行变革，但工程师也可以采取一些实用的技巧来缩短产品上市时间。本文章不仅探讨了如何通过简单的设计选择来实现更佳的制造工艺，也讨论了如何慎重地选择测试软件和硬件。三个最重要的最佳实践包括：

• 可制造性设计和调试
• 编写可扩展且可复用的测试代码
• 复制开发过程中各个阶段的物理制造环境

为了了解从产品设计到产品测试的最佳实践，我们必须考虑到生产测试目的往往与设计验证目的大相径庭。设计验证测试是为了验证产品在各种操作条件下满足规格参 数。而生产测试的目的是确保产品能够正确组装，并且各个组建能够正常运作。尽管这两个目的之间存在差异，工程师可以通过精心的设计将验证测试开发应用于制 造中。请注意，尽管此处描述的最佳实践专门应用于射频产品开发，但其中的原理适用于任何类型的商业产品设计。

可制造性设计

在许多企业中，开发小组往往到了设计周期的最后环节才会考虑生产测试。然而，为了在生产中也能够利用设计阶段的一些成果，设计人员必须从设计初期就预期生产 测试可能存在的问题。很多时候，如果在设计过程早期就考虑生产测试，就可对测试信号/电路的布局和接入做出更加合适的决策，从而减少验证和生产测试的总体成本。

例如，在产品的初始设计中添加高度集成的ASIC等控制电路往往是非常困难的。这使得需要用昂贵的测试设备来仿真设备的运行环境–从而导致更长的测试时间和更昂贵的测试成本。例如，手机芯片缺乏非信令模式将会大大增加产品的验证时间。如果产品的初始设计没有包含非信令模式，工程师将 不得不以更昂贵的成本来测试无线电，同时基站的仿真进程也会大大减慢。因此，通过在产品的初始设计中添加关键控制电路，工程师使用信号发生器和信号分析仪 等成本较低的测试设备就能能够缩短验证所需要的时间。

减少潜在生产问题的一种最简单的方法是严格遵守设计规则，如元件间距、“排除区域”以 及正确的焊盘形状，以防止出现元件”立起”。PCB制造商和芯片制造商通常会提供设计规则检查软件，以确保设计的产品可实际投入制造。从最初的电路布局开 始就一直遵循这些设计准则是非常重要的。尽管设计人员通常趋向于到了后期设计才开始重视设计规则，但这一延迟往往使得更改变得更加难以实现。另一方面，从 初始设计就开始重视设计规则的工程师将会设计出更可靠的产品，也更容易从设计过渡到生产。

探测和调试

如果要在复杂的设计中确定潜在的制造问题，一个实用技巧是使用正确的调试和测试接口。工程师通常可以通过两种主要方法来提高其电路测试、调试或故障排除能 力。一种方法是在产品设计中添加探针垫片和各种测试接口。另一种方法是在进行初始设计的同时开发生产级测试夹具，以确保更多的可重复验证测量。

在开发过程中，工程师经常使用手动探针来排除电路故障。但是，手动探针经常会产生测量误差，并且可能会导致工程师对电路性能作出不正确的假设。在设计和制造 时，为工程师提供产品性能的详细信息是至关重要的。因此，设计人员必须考虑如何以可重复的方式来探测系统的性能，同时对电路的阻抗影响最小。在设计初期考 虑探测需求可帮助确保电路布局和元器件的放置方便工程师进行正确的性能探测。

工程师由于成本原因往往不愿意使用板卡间连接器。如果工程师考 虑到衰减因素，并使用正确的探针和焊盘图案，则探针可作为一个可行的解决方案。对于低频率（低于100 MHz）应用，设计者经常使用“弹簧”式探针来测量特定PCB印制线的信号。这些探针因其弹簧机械作用（类似于弹簧单高跷）而得名，与合适的探针垫片一起 使用时效果非常好。但是对于RF频率应用，弹簧式探针及焊盘垫很容易受到一系列高频相关寄生行为的影响，这些行为可能会影响阻抗匹配和插入损耗等电气性能。