《电子产品设计与制作》课件 模块二：电子产品开发过程概论

电子产品设计与制作模块二：电子产品开发过程概论2.1电子产品生命周期流程介绍产品生命周期概述 电子产品与世界上任何事物一样，也是具有“生命”的，它们也经过萌芽、初生、发展、鼎盛、衰落、终结等“生命”阶段。以收音机发展史为例矿石收音机1910年，美国科学家邓伍迪和皮卡尔德用矿石来做检波器，故由此而得名。2.1电子产品生命周期流程介绍以收音机发展史为例电子管收音机1904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生。2.1电子产品生命周期流程介绍以收音机发展史为例晶体管收音机

1947年12月23日，第一块晶体管在美国贝尔实验室诞生。1954年10月18日，世界上第一台晶体管收音机投入市场，仅包含4只锗晶体管。2.1电子产品生命周期流程介绍以收音机发展史为例集成电路收音机

1958年9月12日，基尔比研制出世界上第一块集成电路。2.1电子产品生命周期流程介绍以收音机发展史为例DSP收音机

2006年美国芯科实验室首次研发出DSP技术收音机芯片。DSP技术收音机就是无线电模拟信号由天线感应接收后，在同一块芯片里放大，然后转化为数字信号，再对数字信号进行处理，然后还原成模拟音频信号输出的新型收音机。2.1电子产品生命周期流程介绍C流程图一款电子产品都经过从构想、设计验证、产品开发、试产、大批量生产直到停产这个整个过程。每一个环节都设有一个关卡（Checkpoint），进行严格的检查项目，合格，进入下一个环节；不合格，则需设计修改，直到合格方能进入下一个环节。这就是C流程（CheckpointFlow）。

2.1电子产品生命周期流程介绍C流程图（主要目的）确保开发的产品品质及开发进度；区分职责，有效控制产品开发过程中的变动因素；明确各开发阶段的测试重点、技术文件及转移项目，确保顺利生产。C流程图1.产品的起点-C0公司内部担当这一角色的就是市场部（MarketingDepartment），他们在第一时间内提出新产品的市场定位、产品规格、功能、市场需求构想规格书，预计在将来的几个月时间内占领市场，为公司抢占先机，提升公司的竞争力，为公司带来丰厚的利润。

2.谋划阶段与C1节点在此阶段，公司组织相关人员进行市场需求调研、产品研发调研。

1）正式确定新产品的《产品规格书》；2）确定新产品的开发计划表；3）确定新产品的测试计划表；4）组建项目研发团队；C流程图3.设计验证阶段与C2节点主要工作是根据市场需求构想规格书（MarketRequirementSpecification）进行设计，建立样机模型，初步验证新产品的构想能否实现，故称为设计验证阶段。同时由于该阶段处于第一轮组装样机，故也称为第一轮工程样机阶段。设计验证阶段工作重点与目标

阶段第一轮工程样机阶段负责单位产品研发部目的a)设计、组装第一轮工程样机b)初步验证《新产品的规格书》中主要性能、功能要求工作重点与目标a)电路方框图设计；b)硬件（HW）设计；c)软件(SW)设计；d)结构设计；e)PCB设计；f)第一轮样机组装；g)第一轮样机测试C流程图3.设计验证阶段与C2节点C2节点主要核查内容

1）样机的设计性能测试报告、样机功能主管评价报告；2）提供初始BOM；3）提供第一认证供应商列表；4）进行新产品MTBF预估；（MTBF：MeanTimeBetweenFailure即平均无故障时间）5）并提出产品兼容性、可靠性测试计划C流程图4.EVT阶段与节点EVT（EngineeringValidationTest）阶段是依据首轮样机的测试结果进行设计修改，主要解决首轮样机测试报告中出现的各种错误（Bug）或不良点，进一步提高新产品的性能。修改完成后，重新进行样机组装，要求能通过《产品规格书》中的各项性能测试、可靠性测试、电磁兼容测试(EMC/EMI)等C流程图4.EVT阶段与节点EVT阶段工作重点与目标阶段第二轮样机试作阶段（EVT阶段）负责单位产品研发部目的依据第一轮样机的测试结果进行设计修改或变更设计工作重点与目标a)样品试作；b)针对样品进行测试和验证；c)拟定C3品质量化目标；d)机构设计问题检讨及除错（Debug）,测试报告检讨；e)电路设计问题检讨及除错（Debug）,测试报告检讨；f)软体设计问题检讨及除错（Debug）,测试报告检讨；C流程图4.EVT阶段与节点C3节点核查内容核查负责人项目经理目的检查样品测试验证之结果、并决定是否进入下一阶段（工程试作阶段DVT）检查内容清单a)硬件(HW)设计验证报告b)微处理器/EEPROM数据清单c)机械结构设计测试报告d)软件(SW)功能验证测试报告e）结构图纸(初审)f)C3测试报告（C3TestReport）g)C4测试计划（C4TestPlan）C流程图5.DVT阶段与节点DVT（DesignValidationTest）阶段是产品研发的一个关键阶段，它是将实验室研发的产品转化为可以大规模生产的正规产品的重要步骤，设计修改的工作重点放在产品的可生产化、易生产化，追求将来产品在大规模生产时的高效率、高可靠性。C流程图5.DVT阶段与节点DVT阶段工作重点与目标

阶段C4样品试作阶段(ENGPilotRunPhase)负责单位产品研发部生产技术工程部目的a)工程试作与验证b)依验证结果改善设计c)准备技术资料以便技术转移、授权或移转技术至相关生产单位工作重点与目标a)完成系统软件或应用软体之设计、测试及除错；b)正式发出电路图、材料清单及已验证料表供应商清单；c)进行工程试作阶段之测试、验证及除错并提出测试验证报告；d)提出工程试作阶段之测试报告及改善建议；e)完成生产或技术转移所需之相关测试及程序；f)法务部：完成专利、著作权、商标申请；C流程图5.DVT阶段与节点C4节点核查内容核查负责人项目经理目的A）检讨工程试作结果，并决定是否进入试产阶段；B）完成各项技术转移或生产所需之文件，并进行系统残留问题之检讨与对策验证。检查内容清单a)软件(S/WFirmware)发放b)BOM发放c)机械结构工程测试报告d)电子工程测试报告e）PCB资料完成f)原理图发放；g)C4测试报告（C4TestReport）h)软件源代码（SWsourcecode0i)技术文件转移计划C流程图6.PVT阶段与节点PVT(ProductionValidationTest生产验证测试)阶段也叫PP（Pre-Production）阶段，该阶段的主要工作是在整个公司范围内，为新产品的大量生产做演习、协调。同时检验新产品的性能一致性。C流程图6.PVT阶段与节点PVT阶段工作重点与目标

阶段C5样品试作阶段(ProductionPilotRunPhase)负责单位产品研发部生产技术工程部生产部物管部目的为建立量产准备，完成各项生产必备之文件，并进行产品残留问题之检讨与对策验证工作重点与目标a)进行安全及可靠性测试报告；b)提出验收测试报告；c)提出生产部试生产良率分析报告；d)残留问题追踪与结果；e)核查量产原材料状况；f)取得各项安全规格之合格证明；g)维修作业指导书；h)备用材料清单。C流程图6.PVT阶段与节点C4节点核查内容核查负责人客户代表经理目的检讨试产结果及生产作业与流程，并决定是否进入量产阶段。检查内容清单a)试产阶段之问题与对策研讨b)试产计划检讨c)量产计划及备料状况研讨d)试产阶段良率分析与改善对策C流程图7.

MP阶段与节点MP(MassProduction)阶段，是产品设计成熟后所必经阶段，产品开发的最终目的就是要MP！MP的量越大、维持的时间越长，说明产品的开发设计就越成功！1.MP阶段工作重点与目标

阶段产品大量生产阶段(MassProductionPhase)负责单位生产部产品品质控制部市场部目的大量、高效、准时地生产出客户认可的产品工作重点与目标a)组织生产线大量生产；b)定期提出产品质量检验报告；c)定期提出生产部量产良率分析报告；d)定期提出生产效率报告；C流程图7.

MP阶段与节点MP(MassProduction)阶段，是产品设计成熟后所必经阶段，产品开发的最终目的就是要MP！MP的量越大、维持的时间越长，说明产品的开发设计就越成功！2.C6节点核查核查负责人市场部经理目的收集客户对产品的需求信息，并决定是否进入逐步淘汰(Phaseout)阶段；检查内容清单a)客户对产品的投诉报告b)客户的产品订单计划（Forecast）2.2电子产品开发流程介绍新产品研发与派生机型开发在C流程中的位置2.2电子产品开发流程介绍新产品研发流程图项目立项阶段：项目启动到可行性评审结束为项目立项阶段第一轮样机试制阶段：①组建研发团队②确定产品研发计划时间表③第一轮样机试制研发④第一轮样机性能测试第二轮样机试制阶段

第三轮样机试制阶段

试产验证阶段

2.3开发计划表（PDS）的制定实际产品开发计划表的介绍2.3开发计划表（PDS）的制定开发计划表的重要事项确定开发团队的领导及成员。合适的团队是产品开发项目能否顺利、按时成功的重要保证。项目各成员之间既需要详细分工，发挥各自特长，更需要通力配合；明确开发过程中的里程牌（Milestone），掌控产品开发进度，满足新产品的开发计划完成目标；合理分配人力和财力资源；可以在企业范围内分配资源，保证优先项目的资源分配。2.3开发计划表（PDS）的制定制定“电动车尾灯闪烁器开发计划表”练习：根据下列要求编写“电动车尾灯闪烁器”开发计划时间表要求建立一个3人开发团队，并进行责任分工；要求以“设计任务确定”、“电路设计完成”、“装配完毕”、“电路测试”、“功能验证”、“技术文件整理输出”六个关键节点作为MILESTONE来安排时间表；要求从项目开始到项目完成的时间为3个星期（可根据具体的情况调整时间长短，但必须要有完成日期作为时间目标）编制软件：MicrosoftProject2003或者Excel20032.4《产品规格书》的确定及编制《产品规格书》确定的一般原则一般来说刚开始接到的设计任务是比较模糊的，只是提出了一个大致的要求或功能描述，此时需要产品开发人员进一步明确、细化具体的设计任务和要求。比如“开发一款车用便携吸尘器”；——这里确定了使用用途和使用环境再具体化：“开发一款车用便携吸尘器”，其主要性能及要求如下：吸力为0.2个大气压至0.1个大气压；工作时最大噪音不高于60分贝；功率消耗低于或等于50W；电源线长度为：5米；电源插头：车用12V点火器。重量在0.5KG以下；外表颜色有红、白、篮、灰四种；外形尺寸：（长X宽X高）550mmX100mmX80mm材料成本价小于RMB50元/台；生产成本小于RMB10元/台（日产量1000台来衡量）；2.4《产品规格书》的确定及编制《产品规格书》确定的一般原则XXX牌车用便携吸尘器规格书型号：YYY性能吸力0.1-0.2大气压工作噪音（1米之外）≤60分贝电源电源电压直流12V额定功率50W电源插头车用点火器电源线长度5米外观与质量颜色红、白、篮、灰净重0.5Kg长X宽X高550X100X80(mm)2.4《产品规格书》的确定及编制电子产品的《产品规格书》一般包含的主要内容主要电气性能指标；产品正常工作需要的额定电源（电压、功率等）；外观性能：机械尺寸、重量、颜色等；产品必须达到的安全标准、可靠性标准；产品包装要求；产品的售后服务及维修；产品的材料成本要求；核心部件及关键方案；产品的生产工艺、调试要求；

2.4《产品规格书》的确定及编制电动车尾灯闪烁器的设计任务确定“电瓶车闪烁器”的功能要求如下：所用显示用LED均为红色、圆形，直径为Φ5mm；“左转显示”采用14个LED，组成向左的箭头形状。闪烁方式：间隔点亮150ms，再间隔熄灭150ms；“右转显示”采用14个LED，组成向右的箭头形状。闪烁方式：间隔点亮150ms，再间隔熄灭150ms；“闪烁显示”采用7个LED，组成“一”字形状。闪烁方式：7个LED同时点亮150ms，然后同时熄灭150ms；2.4《产品规格书》的确定及编制电动车尾灯闪烁器的设计任务确定“电瓶车闪烁器”的功能要求如下：“一”字形状的7个LED要求与“左转显示”及“右转显示”共用，共有21个LED；电源采用车用蓄电池（12V）作电源，使用2.5mm脚距的4芯插座连接到PCB上；整个闪烁器的最大工作电流要求不大于100mA(@DC12V)。PCB的尺寸要求小于15cmX15cm；为降低成本，请选用最为通用的单面、厚度为1.6mm的覆铜板。2.5电路方框图的设计与电原理图设计方框图的作用与设计在分析电路、电路维修时，方框图的功能主要体现在以下两方面

表达了电路的组成概况表达了信号传输方向2.5电路方框图的设计与电原理图设计方框图的特点方框图简明、清楚，可方便地看出电路的组成和信号的传输方向、途径，以及信号在传输过程中受到的处理过程等。由于方框图比较简洁，逻辑性强，因此便于记忆，同时它所包含的信息量大，这就使得方框图更为重要。方框图有简明的，也有详细的，方框图愈详细，为识图提供的有益信息就愈多，在各种方框图中，集成电路的内电路方框图最为详细。方框图中往往会标出信号传输的方向（用箭头表示），它形象地表示了信号在电路中的传输方向，这一点对识图是非常有用的，尤其是集成电路内电路方框图，它可以帮助识图者了解某引脚是输入引脚还是输出引脚。2.5电路方框图的设计与电原理图设计电源树要点：稳压电源的表示：？V/？A

2.5电路方框图的设计与电原理图设计电源树从能量的角度给出了整个电路系统中各部分电路中的电源供应、电源转换一览表。

2.5电路方框图的设计与电原理图设计电源树

2.5电路方框图的设计与电原理图设计电子产品电路方框图的设计六要素2.5电路方框图的设计与电原理图设计电动车尾灯闪烁器的方框图设计2.5电路方框图的设计与电原理图设计电路原理图设计2.6材料清单（BOM）的架构及分层

一份实际的BOM这份BOM自己的料号，以便被别的BOM使用。这是BOM的描述，是一份型号为T47FHD主板的BOM。2.6材料清单（BOM）的架构及分层电子企业BOM题头介绍第一列第二列解释PartNumber55.71X01.001G此BOM自己的唯一身份编号（物料编号）RevisionI版本号。从第一次生成后每修改一次即要变更一次版本号DescriptionMAINBOARDXXASS’Y此份BOM的功能描述。这是一份型号为XX40FHD的主板BOM.ProjectCode91.71X41.A01项目编码。说明这份主板BOM会用在这个91.71X41.A01项目中，也是这份BOM的父BOM。ExpandLevel4说明此BOM向下打开4层子BOM。2.6材料清单（BOM）的架构及分层企业BOM栏目介绍栏目名称内容解释Level1当前料号所处于BOM的层。“1”表示为当前BOM下的第一层PartNumber0341052101此物料在公司内部的物料编号，一种物料有且只有一个物料编号（P/N）DescriptionRESSMD1/8W4.7KOHMF0805此物料的相关特性描述。本例描述的意思是：“电阻贴片元件4.7K欧姆、精度为F、外形为0805”GreenFactorG_SA;R_SA;此物料（元件）所符合的绿色认证RoHSCandidate(R_C)RoHS为：限制在电子电气产品中使用有害物质的指令GreenPartnerSpecApproved(G_SA)绿色伙伴规格认证Vendor（Preliminary）YAGEOCORPORATION此料号之物料（第一）供应商。此处为台湾国巨公司（全球最大的电阻、电容、电感生产企业）2.6材料清单（BOM）的架构及分层企业BOM栏目介绍栏目名称内容解释VendorP/NRC0805FR-074K7L此物料是供应商的出厂料号：RC0805FR-074K7LP/SStatusComponent说明此料号是单个元件（Component）还是多个元件组成的部件(Production)?。此处为：单个元件（Component）M/PCodePurchase说明此物料是外购（Purchase）还是厂内自己生产组装（Manufacture）S/DSMD说明此物料是属于SMD元件,还是属于DIP(手工插件)？此处是：SMD元件Qty1此料号在本层BOM中需要的数量LocationR808此物料的位号；元件或部件在这个产品中的安装位置编号。2.6材料清单（BOM）的架构及分层企业BOM分层介绍这个LEVEL1是父BOM，下面所用的LEVEL2项目都是它的儿子。上面的LEVEL1和下面的LEVEL1都是平等的兄弟关系。2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用由于一个公司或工厂是由多部门组成的生产链，他们之间有分工、协作的关系，也有前后段的关系，但是必须保证不能出现遗漏、脱节和重复的事情发生。公司的采购部：①电子部品采购组（特点：精通电子元件、部品的采购）②结构部品采购组（特点：精通结构材料、部品的采购）公司的生产部：①部品生产车间（主要职责：电子部品的贴片、焊接装配、前段测试）②整机装配车间（主要职责：产品整机的后端装配、后段测试）2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用

2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用将整个产品的BOM下分成二个子BOM

LevelPartNumberDescription191.LY1001LY1型号控制器

281.LY1001LY1电子元器件部分

261.LY1001LY1结构件部分2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用分层BOM除了给生产部门带来方便以外，还给采购部、仓库管理部带来了便利LevelPartNumberDescription相关生产部门相关采购部门191.LY1001LY1型号控制器

281.LY1001LY1电子部分部品生产车间（前段）电子产品采购组261.LY1001LY1结构部分整机生产车间（后段装配）结构产品采购组2.6材料清单（BOM）的架构及分层BOM分层的作用进一步细分后的BOM及说明LevelPartNumberDescription相关生产部门相关采购部门191.LY1001LY1型号控制器

281.LY1001LY1电子部分部品生产车间（前段）电子产品采购组382.LY1001LY1主板主板生产车间382.LY1002LY1电源板电源板生产车间261.LY1001LY1结构部分整机生产车间（后段装配）结构产品采购组2.6材料清单（BOM）的架构及分层实际动手制作分层BOM“电动车尾灯闪烁器”的材料清单（第一版：插件元器件）

序号型号（数值/型号规格描述数量位号11K21/4W碳膜电阻1K21/4W±5%5R3/R6/R26/R29/R32210K1/4W碳膜电阻10K1/4W±5%R4-R5/R7-R16/R18-R19/R21-R22/R24-R25/R27-R28/R30-R313220K1/4W碳膜电阻220K1/4W±5%2R1-R248201/4W碳膜电阻8201/4W±5%3R17/R20/R2350.1uF/50V瓷片电容0.1uF/50V±20%5C1-C561N4148二极管9D1-D979013三极管NPN8Q1-Q82.6材料清单（BOM）的架构及分层实际动手制作分层BOM“电动车尾灯闪烁器”的材料清单（第一版：插件元器件）

序号型号（数值/型号）规格描述数量位号8LED红色发光二极管圆形直径=5MM21L1-L4/L1’-L3’R1-R4/R1’-R3’M1-M79NEC555集成电路NEC555DIP81U110HC4052集成电路HC4052DIP161U211单刀三掷开关1S112单刀双掷开关1S213裸导线D=0.6MMPITCH=12.5mm7J3-J914四芯插座PITCH=2.5MM2J1-J215PCB100mmX80mm(单面板)1PCB2.6材料清单（BOM）的架构及分层实际动手制作分层BOM“电动车尾灯闪烁器”的材料清单（第二版：贴片元器件）

序号材料类别简述描述位号封装单台数量1贴片电容1uF*[普通电容MLCCX7R+/-10%=容值-1UF-电压=25V-封装=0805风华]C1'C-S-080512贴片电容0.1[普通电容MLCCX7R+/-10%=容值-0.1UF-电压=50V-封装=0805]C1,C2,C3,C4,C5,C6C-S-080563贴片电阻470K*'RC0603FR-07470KL【普通电阻1%-规格=220K1/10W-封装=SMD0603】YAGEO/厚声R1'R-S-060314贴片电阻220K'RC0603FR-07220KL【普通电阻1%-规格=220K1/10W-封装=SMD0603】YAGEOR1,R2R-S-060325贴片电阻1K2【普通电阻5%-规格=1K21/8W-封装=SMD0805】国巨R3,R26,R29,R32,R37R-S-080556贴片电阻10K'RC0603JR-0710KL【普通电阻5%-规格=10K1/10W-封装=SMD0603】YAGEO,R4,R5,R8,R9,R10,R12,R13,R14,R15,R16,R18,R19,R21,R22,R24,R25,R27,R28,R30,R31,R33,R34,R35,R36R-S-0603247贴片电阻820【普通电阻5%-规格=8201/8W-封装=SMD0805】R17,R20,R23R-S-080538贴片电阻2K7'RC0603JR-072.7KL【普通电阻5%-规格=2.7K1/10W-封装=SMD0603】YAGEOR38R-S-060312.6材料清单（BOM）的架构及分层实际动手制作分层BOM“电动车尾灯闪烁器”的材料清单（第二版：贴片元器件）

序号材料类别简述描述位号封装单台数量9贴片二极管1N4148贴片二极管'1N4148W，封装SOD-123FL，CBI（ST）D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9SOD-123FL910贴片LEDLED-S-0603贴片LED红色封装=0603DE1LED-S(0603)111贴片三极管2N3904贴片三极管'2N3904S-RTK/PS，SOT-23-3，KECQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8SOT-23-3812贴片IC555ICXL555，SOP-8，XINLUDA（信路达）U1SO8113贴片ICHC4052IC74HC4052，SOP-16，华冠U3SOP16114端子/插座4芯插座4芯插座，脚间距为2.14mmJ1,J2SIP4-2.0215LEDLED-DIP5MMLEDD=5mm红色发光二极管普通直插元件封装(台湾亿光）LED-L1-L4,LED-L1'-L3’,LED-M1-M7,LED-R1-R4,LED-R1'-R3’,LEDDIP2116开关2位按压开关按压开关（有两个稳定位置，按一下锁定导通，再按一下弹起来断开）导通：全闪

断开：停止

117开关3位拨动开关拨动开关（有三个稳定位置，可以左、中、右拨动）左：左闪烁,中：停止

右：右闪烁

118PCBPCB双面板，板厚T=1.6MM,板尺寸：70X50MM

12.6材料清单（BOM）的架构及分层实际动手制作分层BOM建议按下列分层结构整理BOM

2.7PCB设计资料输出拼板在工厂实际生产时，经常能看到由多块小板组成的一个大PCB板，我们称之为“拼板”。“拼板”的作用：提高产品生产时的生产效率；可以减少PCB模具，节省模具的生产成本。2.7PCB设计资料输出拼板“拼板”的连接方法：使用“V-CUT”实现连接，在元器件装配焊接完成后可直接手工掰开或使用专用刀具切开；使用“邮票孔”实现连接，在元器件装配焊接完成后使用专用刀具切开。“拼板”的种类：由同一种型号的PCB拼成；由不同型号的PCB拼成。2.7PCB设计资料输出一般在发资料给PCB厂加工时，需要明确地告知PCB厂的基本要求和信息：板材种类要求；板厚；是单板，还是拼板。（电气）板层数？是单层板（只有一面有导电铜箔），还是双层板（也叫双面板，顶面和底面两面都有导电铜箔），还是4层板（除了顶面、底面有铜箔外，还有2层导电内层）、8层板等。镀层工艺处理要求；PCB板的外形尺寸；2.7PCB设计资料输出一般在发资料给PCB厂加工时，需要明确地告知PCB厂的基本要求和信息：板材种类要求；板厚；是单板，还是拼板。（电气）板层数？是单层板（只有一面有导电铜箔），还是双层板（也叫双面板，顶面和底面两面都有导电铜箔），还是4层板（除了顶面、底面有铜箔外，还有2层导电内