原型化技术：了解清楚再动手

1 证明原型的效果

用CAD（计算机辅助设计）文件制作电路板时可在设计过程的早期检验文件的有效性，这样当电路进入生产阶段时就不会出太多问题。墨粉转印方法需要蚀刻和手工钻孔。采用铣床技术也可以做电路板。例如，LPKF提供图4中的铣床，它可以验证你的Gerber文件和钻孔文件。设备的起价为11900美元，包括将普通Gerber文件转换为铣床刀具路径（用于隔离走线）的软件。在100 mil（0.001英寸）间距的电路板部件上采用铣床刀具，可以将这些间距减少到10 mil。对于形状和铜箔间距都很重要的RF设计，可以将铣床软件设定为精确地复制出走线间隔。在这种模式下，铣床工作在需要铣除的大面积铜箔上以光栅方式运行，即通过系统地获取像素间距的一个网格形状，来重现整幅图像。与那种一次过程就能将线网互相隔离的方法相比，这个过程花费时间较长。

采用铣床做复杂的原型时，完成一件只要花数小时时间。用铣床可以作进一步切割，直到走线达到正确的阻抗。不过，应注意的是，层间钻孔无法做出一个通孔连接；必须在通孔中焊一小段线，才能实现连接。LPKF提供一种套件，用导电环氧树脂填充过孔，并为多层板提供小型电镀槽。要看是否需要通风套装或处理这些材料中的有害物质。如果你的公司需要为一个小型电镀槽投资数百万美元，你会需要应付导电环氧或过孔中焊线问题。

2 进入电路板厂

使用上述原型技术以后，一块电路板最终呈现在眼前。用死虫式元件或在覆铜材料上用X-Acto刀可完成概念验证检查。不过，如果需要做一个产品，那么最好还是在CAD软件包中开始做一块电路板，而不要在没有任何文档情况下，将元件焊接在一起。Datadog Systems公司顾问John Massa指出，以他47年的经验来说，每个项目总能归结为PCB布局与建立原型。他说：“为快速周转的电路板支付费用几乎没有坏处。最终得到的总是一个更好的产品。”你的工作不仅是让电路工作起来，而且还要提供一个制造用的文档包，无论制造商是你的公司，还是中国的一家合同制造商。墨粉转印原型法能检查Gerber文件，但无法检查钻孔文件。铣床可验证钻孔文件，但不能复制丝网印工艺。对于微型SMD（表面安组装元件）封装和其它CSP（芯片级封装），铣床就会有麻烦。要做出一块能用的电路板，必须有一台状况良好，经过完美设置的铣床。

所有这些约束条件为将电路板设计由PCB制造厂去完成提供了很好的理由（图5）。PCB制造已有10多年历史，它可以花费数千美元，耗时数周时间，也可以在24小时内几百美元就完成。很多声誉卓著的PCB厂可以在数天内将PCB文件转换为一块电路板。不过，只有一些公司在为工程师提供服务方面表现出色。其中一家公司是Sierra Proto Express，它从提供的文件制作两、三块电路板，几天内就可以交货，收费不到200美元。据Sierra公司所有人ken Bahl称，对快速周转原型的需求出现于20世纪90年代初期。到1996年，PCB厂Advanced Circuits的经理们也明白了快速周转原型的好处。另一家先行者是Sunstone Circuits，它以前曾是Tektronix公司的独家电路板供应商。这些公司都可以在一天内提供双面板，数天内提供多层板，但各家侧重于不同的原型服务。

Advanced Circuits公司声称能按时交货。该公司销售与营销副总裁Larry McQuinn说：“我们对整个过程都留了冗余机器。如果一台机器坏了，我们仍然能按时完成订单。”Advanced公司亦提供在线的实时DRC（设计规则检查）。你可以将自己的文件上传到一台服务器，几小时之内就可以收到一个报告，详细说明其中的不足或制造问题。如果制作厂发现一个问题，必须停止工作以等待你作修改，采用这种方案可以使你避免损失一天或更多时间。Advanced还提供免费的PCB Artist布局工具，它可以为你创建单层板和多层板所需要的全部文件。

Sierra Proto Express公司走的是另一条路：扩展它的原型板技术（图6）。该公司正常情况下可以提供窄至3 mil线宽的电路板，同时也能做2 mil线和间距、埋孔与盲孔，以及激光打孔，埋孔与盲孔可以位于任意层或重叠层上。尽管该公司提供的铜箔层厚度达6 oz，但理智的工程师都知道，他们不能期望在同一块板上兼得2 mil间距和6 oz厚铜箔。Sierra还可以提供62 mil厚度的14层板，以及多达30层的更厚的板。特性包括1 mil直径的测试焊盘和最先进的表面处理与层压板。

Sunstone公司也远非只是一个单层板制作厂。该公司提供快速周转的原型和免费的PCB123 CAD工具。该公司还开发了用于常规布局软件包的DFM（可制造设计）插件，如Altium公司的Designer和Cadsoft公司的Eagle用它就可以设定正确的Sunstone设计规则。这些软件包会对你设计电路板时的任何错误作上标记。Sunstone公司还与Screaming Circuits公司一起组装电路板。该公司的CAD软件包可以做Digi-Key公司的价格检查，而Sunstone公司可以通过监控电路板的组装，从而节省运输与物流费用。
虽然这三家美国公司可满足本地、本州和联邦对污染控制的所有标准，但你也可以找到可靠的海外PCB制造厂，如爱尔兰的PCB-Pool公司，它从1994年起就开始制作原型板。该公司按板收费，不收布线费，因此，如果你有很小的电路板需要布线，PCB-Pool是一个好的选择。该公司确实要收丝网印和阻焊费用，但价格很有竞争力。