一、前言
作者系在工业产品结构设计、机械设计、外观设计、设计管理从事16年工作经验，先后在深圳多家知名公司任职，对本行业的现状和存在的一些问题点有诸多感悟，希望能将自已的一些感悟分享出来，帮助同行解决一些实际性的问题。
由于作者水平有限，文中难免有疏漏和不足之处，虚心接受读者的批评和指教。
二、何为PCBA堆叠设计？
1、PCBA堆叠设计：通俗的说，就是将对结构空间有较大影响（或大的元器件）的电子元器件，转换成3D图，并按一定规则进行不同方案的排列的过程。
2、如下图：
三、为什么要做PCBA堆叠设计？
1、让外观设计不再“漫无边际”，有一定的依据可寻，避免重复性工作，缩短开发周期。
2、让结构设计不再盲目，有一定的设计“基础”，同样避免重复性工作，缩短开发周期。
3、有利于产品外形尺寸做到最小化，空间利用率最大化：目前电子产品都在向小型化、精致化方向发展。
4、有利于元器件的选型和采购，防止后期变动造成的诸多问题。
5、有利于体系文件的规范：防止后期频繁改动造成3D与实物对不上，图纸和文档混乱，体系文件容易出错。
四、PCBA堆叠设计在开发过程中的具体流程
1、项目立项后，由硬件工程师根据初步原理图提供“对空间有影响的大的元器件”清单和规格书给结构工程师（如大的芯片、电池、LED屏、晶振、电容、CPU、连接座、天线、灯、二极管、蓝牙模块等等）
2、由采购和结构工程师对元器件选型进行优化：综合考虑成本、采购的方便性和稳定性、尺寸大小、共用性等----选型需要较多的时间。
3、结构工程师将清单上元器件转换成3D图；部分通用性的元器件可从之前建好的“标准元器件库”直接调用；有条件的诸如USB接口等标准件可直接找供应商要3D图。
4、结构开始做至少两种堆叠排列，供外观设计选择：详见第五节《PCBA堆叠设计的原则》。
5、对复杂的堆叠设计，应设计支架（五金或是塑胶）将各PCBA有序的连接起来，对各连接的方式和可靠性进行反复讨论：如板与板之间连接采用排线还是连接座还是插座还是弹针等。
6、PCBA堆叠设计评审：由外观、结构、采购、硬件共同参与，相互妥协和权衡，四方均需签字确认。完成后提供初步的PCBA堆叠图给硬件做功能性布板设计。
7、确定产品外观尺寸：即为PCBA堆叠尺寸+合理间隙+壁厚即为产品最大外形尺寸：如果不合适，需不断优化和对选型重新调整等。
8、外观工程师根据PCBA堆叠设计产品外观：其间，外观可在不影响其他的情况下，适度调整排布位置，设计完成后组织外观设计评审。
9、结权工程师根据效果图做结构设计，完成后组织结构评审。
10、结构设计评审通过后，输出正式且详细的PCBA限位图和PCB尺寸图给硬件正式布板。
11、硬件工程师在布好板后，发出打板前需让结构工程师签字：主要确认是否有干涉或是否有按限位图来布板。
12、流程附图如下：
五、PCBA堆叠设计的原则
1、尺寸最小化，空间利用率最高原则：即排列组合时，高的元器件尽可能排在同一面，低的元器件排在同一面，让空间利用更合理紧凑。
2、硬件设计的常识要求：如蓝牙模块、天线远离五金件、天线尽量靠到外侧空间、主要元器件离CPU和芯片尽量近距离、高压部分应独立出来、屏蔽部分可设计屏蔽罩、螺丝孔尽量靠边的原则。
3、模块化装配原则：几块PCBA之间的连接，设计支架让整个PCBA成为一个单独的组件，更利于组装，可靠性更强。
4、元器件选择共用性原则：如螺丝、电子元器件、显示屏、电池等能共用尽量做到共用。
5、相对规则设计的原则：无特殊要求时，PCB一般按圆形或方形来设计，外形设计在不影响其他的情况下，可再进行局部调整。
六、PCBA堆叠设计输出的文档
1、PCBA限位图，如图：
2、PCB尺寸图（简单的可省略）
3、3D图
论文作者:刘军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/17
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