Rapports de conception de PCB pour la fabrication

Un de mes premiers BLOGs parlait des facteurs de coût des PWB. Ce qui est nécessaire pour la chaîne de valeur de la carte de circuit imprimé (PWB) est une méthode permettant de prédire le coût de fabrication du substrat de la carte de circuit imprimé (PCB), ainsi que le coût de l'assemblage des PCB et des tests d'assemblage des PCB. Avec ces outils et les métriques de densité de câblage, des compromis peuvent être réalisés tôt dans la vie du produit. Beaucoup appellent cela la Conception pour la Fabrication et l'Assemblage, je l'appelle les Bulletins de Note DFM parce que c’est ainsi que son créateur, Tucker Garrison, l'a appelé. Avec les deux Bulletins de Note DFM que je vais décrire ici, une estimation précise peut être faite du coût d'un design proposé. Mis sous forme de tableaux Excel, cela constitue un outil puissant pour sélectionner les paramètres des PCB et, espérons-le, pour optimiser un design.

Les Bulletins de Note pour la Conception pour la Fabrication (DFM)

Bulletin de Note de Fabrication

Le bulletin de note de fabrication est une matrice fournie par un fabricant de PWB qui relie les différents choix de conception sur un PWB à des points de conception. Ces points sont basés sur les prix réels qu'un fabricant facturera pour ces caractéristiques.

Les facteurs typiques que les fabricants de PWB utilisent pour fixer le prix d'une carte de circuit imprimé sont :

• Taille de la carte et nombre pouvant tenir sur un panneau

• Nombre de couches

• Matériau de construction

• Largeurs des pistes et des espaces

• Nombre total de trous

• Diamètre du plus petit trou

• Masque de soudure et légendes des composants

• Métallisation ou finition finale

• Connecteurs à bord plaqué or

• Fonctionnalités spécifiques au design, etc.

Une fois que le fabricant de PWB a recueilli les facteurs influençant ses prix, il rassemble ces coûts et normalise les chiffres avec le montant non nul le plus petit. Le bulletin ressemblerait à la Figure 1.

Figure 1. Exemple de bulletin de conception de fabrication d'une entreprise. [1]

Bulletin de Montage

Les métriques des "compromis" de l'assemblage des PCB relient les facteurs de processus, de sélection des composants et de prix de test-à-assemblage. Les rendements et les retravaux sont pris en compte dans les points du Bulletin de Montage. Le total des points fournit une estimation des prix relatifs de l'assemblage et du test.

La carte de rapport d'assemblage PCB est une matrice fournie par l'assembleur PCB. Elle met en relation divers choix de processus d'assemblage et de test que l'assembleur propose, ainsi que différentes tailles de composants, orientations, complexité et qualité connue, avec les coûts associés à ces choix de conception. Les facteurs typiques qui affectent les coûts d'assemblage PCB sont :

• Un passage ou deux passages de refusion IR

• Processus de soudage à la vague

• Placement des pièces manuel ou automatique

• Pièces de formes atypiques

• Niveau de qualité des pièces

• Placement des connecteurs

• Couverture de test

• Diagnosticabilité du test

• Test de contrainte d'assemblage

• Compatibilité de l'équipement de réparation

En collectant tous les coûts associés à l'assemblage, au test et à la réparation, puis en normalisant ces coûts avec la plus petite valeur non nulle, une matrice comme celle montrée à la Figure 2 peut être produite.

Bulletin de notes de l'assemblage SMT : Les 10 facteurs de compromis d'assemblage du Bulletin de notes d'assemblage d'IBM [2] sont présentés dans la Figure 2. Ce bulletin de notes est le résultat du travail de nombreux ingénieurs en assemblage de PCB avec l'aide du département comptabilité. Ce bulletin comporte 10 facteurs dont les points varient de zéro à trente-cinq. Le total des points peut influencer les prix d'une réduction de 30 % à une pénalité de 30 %. La matrice dans la Figure 2 provient de l'ancienne installation d'assemblage électronique d'IBM-Austin, le graphique illustre les compromis de points de prix d'IBM.

Le bulletin de notes a été introduit au début des années 1990 ; dans les deux ans suivant l'utilisation du bulletin de notes, les scores des points d'assemblage avaient une moyenne d'environ 75 au lieu des 50 antérieurs, avec sa distribution gaussienne. Rappelez-vous, des scores plus élevés indiquent une meilleure producibilité. Cela a eu un effet majeur dans la réduction des coûts de nombreuses assemblées traitées par l'installation. Cet effet peut être observé dans la Figure 3. Les scores ne sont plus distribués normalement, mais l'équipe de projet a concentré les conceptions pour profiter des réductions. La visibilité des mises en œuvre des coûts de différents choix de conception, fournie à un concepteur pendant la phase de mise en page, permet au concepteur de vérifier la fabricabilité ou la producibilité du PCB pendant qu'il peut encore apporter des modifications de conception en temps utile. La plupart du temps, les retours sur la fabricabilité sont retardés jusqu'à la production en volume lorsque les modifications de conception ne sont plus possibles !

Pour plus de détails et d'exemples supplémentaires, lisez le Chapitre 18, « Planning for Design, Fabrication, and Assembly » dans le PRINTED CIRCUIT HANDBOOK-Sixth or Seventh Edition édité par Clyde F. Coombs, Jr. et Happy Holden (2016).

Figure 2. IBM’s Assembly Design Report Card [2]

Figure 3. Amélioration des scores de producibilité résultant de l'utilisation du bulletin de notes d'assemblage. [2]

Souhaitez-vous en savoir plus sur la manière dont Altium peut vous aider avec votre prochain design de PCB ou avez-vous des questions sur notre logiciel de conception de PCB ? Parlez à un expert chez Altium ou continuez à lire à propos du meilleur logiciel pour la conception de PCB et les directives de fabricabilité.

Références :

1. Holden, H.T., « PREDICTING COST TRADEOFFS IN DESIGN FOR MANUFACTURING » Conférence internationale sur le montage en surface, sept. 1995, pp 659-665

2. Hume, H. ; Komm, R. ; et Garrison, T., IBM, "Design Report Card: A Method for Measuring Design for Manufacturability", Conférence internationale sur le montage en surface, sept. 1992, pp 986-991