E-Book : Naviguer dans la fabrication de PCB : Partie 1

Ingénierie en amont d'un produit PCB

Dans l'application la plus large du terme, "l'ingénierie en amont" fait référence à une approche de conception d'ingénierie utilisée pour contrôler les coûts du projet et planifier minutieusement un projet. Le processus de développement de produit PCB fait référence à toutes les étapes prises avant que la carte soit transférée du processus de conception au processus de fabrication. Cet article passera en revue ces étapes, définira ce qui se passe dans chacune d'elles et quels sont les éléments critiques pour chacune d'elles. Les articles suivants aborderont les opérations réelles effectuées pendant le processus de fabrication.Dans l'application la plus large du terme, "l'ingénierie en amont" fait référence à une approche de conception d'ingénierie utilisée pour contrôler les coûts du projet et planifier minutieusement un projet. Le processus de développement de produit PCB fait référence à toutes les étapes prises avant que la carte soit transférée du processus de conception au processus de fabrication. Cet article passera en revue ces étapes, définira ce qui se passe dans chacune d'elles et quels sont les éléments critiques pour chacune d'elles. Les articles suivants aborderont les opérations réelles effectuées pendant le processus de fabrication.

Que contiennent les fichiers

Comme le montre la Figure 1, l'ingénierie en amont est la première étape dans la fabrication d'un PCB. Il convient de noter que le processus présenté dans cette figure est standard dans l'industrie de fabrication des PCB pour la fabrication des PCB multicouches.

Figure 1. Processus de fabrication de PCB multicouches

Ici, toutes les données de conception du PCB créées pendant le processus de mise en page sont fournies au fabricant afin que le processus de fabrication puisse commencer. Les stations de fabrication assistée par ordinateur (CAM) traitent les données de conception à travers une série d'étapes qui aboutissent à l'outillage nécessaire pendant le processus de fabrication du PCB. La Figure 2 montre une station d'ingénierie en amont typique.

Les informations fournies pour ce processus comprennent :

• Les données ou images "Gerber" des couches du PCB.
• La nomenclature qui montre la connectivité du PCB.
• Les informations de superposition.
• Les informations de perçage.
• La spécification de fabrication.
• La spécification des matériaux.

Figure 2. Poste de travail d'ingénierie en amont typique

Comme on peut le voir ci-dessus, s'assurer que toutes les informations transmises au fabricant sont complètes et précises aura un impact direct sur le résultat du processus de fabrication. Le tableau 1 est la liste des fichiers de données typiques requis par un fabricant. Plusieurs formats sont utilisés pour ces données, y compris GenCam, Gerber et OCB++.

Tableau 1. Fichiers de données typiques utilisés pour fabriquer un PCB

Initialisation de l'effort d'ingénierie en amont

La première étape du processus d'ingénierie en amont consiste à vérifier la précision du design. Une partie cruciale de ce processus est de synthétiser une nomenclature à partir des données Gerber ou de l'illustration qui montre comment le PCB sera connecté s'il est construit selon l'illustration. Cette liste synthétisée est comparée à la nomenclature CAO (fournie comme indiqué ci-dessus) et représente comment le PCB devrait être connecté. Cet effort de comparaison de nomenclatures est la première étape cruciale dans le processus d'outillage du PCB et ne devrait jamais être omis, peu importe la contrainte du calendrier. Les informations de la nomenclature doivent être complètes et précises (évitant ainsi le vieux scénario du « garbage in/garbage out »). Si la nomenclature des données Gerber et la nomenclature CAO ne concordent pas, alors aucun travail supplémentaire ne devrait être effectué jusqu'à ce que les différences soient résolues. Cette opération de comparaison de nomenclatures est une protection vitale contre les erreurs qui peuvent s'insinuer dans les données de conception en cours de route. Ne pas faire cet effort résulte souvent en des PCB qui sont erronés et inutilisables dès le départ. Une fois que l'exercice de la nomenclature a été mené à bien, l'étape suivante consiste à vérifier l'illustration du design pour s'assurer :

• Des largeurs de pistes correctes.
• Des dégagements corrects.
• Une bonne superposition entre toutes les couches.
• Que les tailles des pastilles sont adéquates pour les tailles de perçage et les tolérances.

Si le PCB est fabriqué, il s'agit d'une impédance contrôlée. L'équipe d'ingénierie de conception n'a pas fourni les largeurs de pistes, les épaisseurs de stratifiés et les styles nécessaires pour atteindre l'impédance correcte dans chaque couche. Le groupe d'ingénierie en amont utilisera des outils de prédiction d'impédance pour obtenir ces informations cruciales. D'après notre expérience, il est imprudent de laisser cette étape critique uniquement entre les mains du fabricant car chacun l'adaptera à ses processus standards. Cela peut entraîner l'obtention d'un PCB complètement différent de deux fabricants différents utilisant le même jeu de films. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles nous consacrons tant de temps à la conception de l'empilement dans nos cours et nos écrits. Ne pas bien faire les choses peut coûter du temps, de l'argent, manquer des fenêtres de marché, ou les trois.

Outils de Fabrication

L'étape suivante après la précédente est la génération des outils de fabrication. Cela comprend :

• Artwork de production pour chaque couche.
• Fichiers de perçage.
• Outils de test.
• Profils de routage.
• Programmes de placage.
• Programmes de gravure.
• Instructions de superposition.
• Programmes de laminage.
• Tests de qualité.

Chacun des points précédents est décrit ci-dessous.

L'art de production comprend un film pour chaque couche de PCB ainsi que des pièces de film pour le masque de soudure de chaque côté et la légende ou sérigraphie de chaque côté. Cet art est différent de l'art de conception pour les raisons suivantes :

• La largeur des pistes sera augmentée pour permettre le rétrécissement qui se produit pendant le processus de gravure.
• La taille réelle de l'œuvre sera légèrement agrandie pour permettre le retrait du matériel qui se produit pendant le processus de laminage.
• Des caractéristiques d'outillage de fabrication seront ajoutées autour du périmètre du panneau dans lequel le PCB est construit. Ces caractéristiques incluent :
  • Cibles de registration.
  • Structures de test.
  • Barrages de résine pour égaliser le flux de résine dans le pré-imprégné alors qu'il s'assouplit pendant le laminage.

Figure 3. Détail de la couche interne montré après l'application d'oxyde noir.

La photo à gauche montre l'outillage de fabrication, les barrages de résine (le motif de points noirs) et les structures de test sont visibles dans la limite du panneau.

Les fichiers de perçage incluent les tailles et les emplacements de tous les trous, qu'ils soient métallisés ou non. Ils sont organisés pour permettre le perçage le plus efficace possible d'un trou à l'autre. Si la taille du trou fini a été spécifiée, l'ingénierie de processus calculera la taille de perçage nécessaire pour obtenir la taille du trou fini

après métallisation. Il est très utile d'ajouter des notes spécifiques concernant la taille de perçage. Traditionnellement, la taille du trou fini était spécifiée, et le fabricant choisissait ensuite une taille de perçage adaptée à son processus. Avec les conceptions d'aujourd'hui et l'espacement serré des broches des composants, il n'y a pas beaucoup de marge pour les variations de taille de trou. C'est pourquoi nous recommandons de choisir la taille de perçage dans le cadre du processus de conception de l'empilement des pads, puis de la figer. Cela se traduit par la spécification de la taille de perçage dans le tableau de perçage plutôt que de la taille du trou fini. Si le perçage au laser ou à profondeur contrôlée ou le remplissage arrière est spécifié comme partie de la conception, ces fichiers seront également créés dans le cadre des fichiers de perçage.

L'outillage de test comprend les informations nécessaires pour construire le dispositif de test, les règles de câblage pour cette structure de test, et la nomenclature utilisée par le testeur pour vérifier que la connectivité est correcte.

Les profils de routage incluent des instructions pour une machine (routeur) qui découpe le PCB du panneau dans lequel il a été construit. Si les PCB sont connectés dans un sous-panneau pour faciliter l'assemblage, les instructions incluront la création des lignes de rainurage ou des lignes de trous percés qui seront utilisées pour détacher le PCB du sous-panneau après l'assemblage. La figure 4 montre un PCB panelisé contenant neuf petits PCB à l'intérieur du panneau. Il a été conçu pour optimiser le processus d'assemblage. Les zones claires représentent le matériel à retirer autour de chaque PCB pendant le processus de routage. Après l'assemblage, chaque PCB sera détaché du panneau.

Figure 4. Un PCB Panelisé avec 6 PCB par Panneau Prêt pour l'Assemblage

Les programmes de placage définissent quels types de métaux seront plaqués sur les couches extérieures du PCB et combien de temps le panneau devra rester dans chaque étape de placage pour atteindre l'épaisseur de métal requise. Il convient de noter que la création de couches internes n'implique pas de placage.

Les programmes de gravure décrivent les étapes de gravure requises et combien de temps le PCB ou les couches internes doivent rester dans chaque étape de gravure.

Instructions de montage décrivent comment les couches internes, les sous-assemblages (ou détails), les couches de pré-imprégné et les feuilles de cuivre des couches extérieures sont arrangées pour aboutir à l'empilement final. Ces informations incluent combien de PCB seront inclus dans une seule ouverture de presse et comment ils doivent être séparés.

Les programmes de laminage incluent la pression à utiliser pendant le laminage, le profil de température pour l'étape de laminage, la durée du cycle de presse, et comment le PCB laminé sera refroidi.

En plus des tests de comparaison de nomenclature décrits ci-dessus, des tests de Qualité supplémentaires vérifient les courts-circuits et ouvertures, les espacements trace-via, et les espacements via-plans.

Résumé

L'ingénierie en amont se concentre sur toutes les étapes nécessaires pour passer d'un PCB de la conception au processus de fabrication. C'est une partie critique du processus de fabrication, et la rigueur de celle-ci garantira que le PCB fabriqué correspond au PCB conçu.

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Références :
Ritchey, Lee W. et Zasio, John J., « Right The First Time, A Practical Handbook on High Speed PCB and System Design Volume 2.

Comment comparer les services de fabrication de PCB pour votre carte

Quand vous dirigez une entreprise de conception, il y a un type d'email que vous êtes certain de recevoir plus que tout autre : les emails commerciaux de services de fabrication de PCB. Je comprends que les entreprises doivent se faire connaître et souhaitent remporter des affaires, donc ce post n'a pas pour but de dénigrer ces entreprises. Il existe de nombreux services de fabrication de PCB que vous pouvez trouver en ligne, et ils peuvent tous commencer à se ressembler. Si vous recherchez un nouveau prestataire de services, il peut être difficile de les comparer tous et de trouver le meilleur fabricant qui répond à vos besoins.

Certaines entreprises vous bombarderont d'offres telles que « PCB métallique à cœur RF HDI de 2 à 48 couches » ou quelque chose de tout aussi absurde. Bien que les concepteurs expérimentés puissent repérer les fabricants peu fiables de loin, il y a toujours une tentation d'opter pour l'entreprise étrangère au prix le plus bas et prétendument la plus rapide que vous pouvez trouver. Cependant, il y a beaucoup plus de critères à prendre en compte dans le choix d'un service de fabrication de PCB que le prix seul.

Comment choisir votre service de fabrication de PCB

Lorsque vous envisagez de faire appel à un service de fabrication de PCB, vous trouverez beaucoup d'informations sur leur site web à utiliser pour la comparaison. Il existe beaucoup de similitudes entre les différents services en termes de prix et de délais, mais il y a plusieurs critères que vous devriez utiliser pour comparer les différents services.

Pour commencer, regardez les limites de capacité du fabricant. La plupart des fabricants sont assez compétitifs dans ce domaine et peuvent fabriquer de manière fiable des pistes jusqu'à environ 4 mils, des vias de 8 mils et quelques mils d'espacement sur des empilements standard. Après avoir vérifié que votre carte correspond à leurs capacités, il y a d'autres critères que vous devriez utiliser pour la comparaison :

Prix vs. Délai

Le prix et le délai ont tendance à suivre une relation inverse : l'un augmente tandis que l'autre diminue. Si votre fournisseur de cartes propose des options de délai flexibles, vous pouvez compenser une partie des coûts de fabrication en prolongeant votre délai. Cela s'applique à la fois à la fabrication et à l'assemblage. De même, si vous avez besoin que vos cartes soient prêtes du jour au lendemain, vous devrez payer un supplément pour cela. Assurez-vous que votre service de fabrication de PCB peut répondre à vos objectifs de délai dans votre budget.

Une chose que je n'avais pas prise en compte lors de mon premier cycle de fabrication était le temps de livraison nécessaire pour passer de la fabrication à l'assemblage, et pour livrer le PCBA fini chez moi. De plus, je n'avais pas pris en compte le temps nécessaire pour expédier les composants au fabricant, ce qui a retardé le début de l'assemblage du PCB. Assurez-vous de prendre en compte ces autres aspects du processus de fabrication du PCB pour ne pas être surpris par des retards de livraison.

Fabrication, Assemblage, ou les Deux ?

Certains fabricants proposeront la fabrication et l'assemblage en interne, tandis que d'autres externaliseront l'assemblage à un partenaire. Gardez cela à l'esprit car vous devrez peut-être envoyer vos cartes fabriquées et vos composants à un assembleur, en supposant que vous ne ferez pas l'assemblage vous-même. Certains services de fabrication de PCB offriront un service clé en main, où ils gèrent tout ce qui est lié à votre cycle de production et vous n'avez pas à vous soucier de grand-chose d'autre. C'est bien pour les concepteurs qui peuvent ne pas être familiers avec le processus d'approvisionnement et de consignation ou qui n'ont pas le temps de gérer l'approvisionnement.

Flashage en Ligne de Production

Cela concerne davantage le développeur embarqué qui souhaite éventuellement produire en grande quantité, mais c'est tout de même un aspect à prendre en compte. Certains services de fabrication de PCB proposent des services de programmation de firmware en ligne de production, où votre code est intégré en mémoire avant que les cartes ne vous soient envoyées. Ce n'est pas quelque chose que vous aurez besoin de faire pendant la prototypage de PCB, mais vous devriez le considérer si vous envisagez de passer votre prototype à une fabrication en grande quantité.

Options de Placage et de Poids de Cuivre

Regardez n'importe quel site web de service de fabrication de PCB, et ils offrent tous à peu près les mêmes spécifications sur le cuivre : 0,5 ou 1 oz./pied carré de cuivre avec un placage ENIG sur les couches extérieures, et 1 oz./pied carré de cuivre sur les couches intérieures ou les plans. Si vous avez besoin d'un poids de cuivre différent et/ou d'un placage différent, assurez-vous de vérifier les capacités de votre fabricant et les options de stackup.

Matériaux et Stackups Disponibles

J'ai mis cela en dernier parce que c'est presque toujours la dernière chose à laquelle pensent les nouveaux concepteurs lorsqu'ils planifient une série de production pour une carte. Au lieu de cela, la toute première chose que vous devriez faire avant de concevoir votre carte est de créer une proposition de superposition, puis de vérifier auprès d'un fabricant pour s'assurer qu'il peut produire quelque chose à ou près de ces spécifications. Vous pouvez envoyer une capture d'écran de votre superposition proposée au fabricant, et il peut confirmer si ses stocks de matériaux peuvent correspondre à ces exigences, ou il peut proposer une superposition alternative.

Exemple de tableau de superposition d'un service de fabrication de PCB. Notez que cette carte a une épaisseur non standard.

Assurez-vous d'informer votre fabricant si vous avez une exigence d'impédance (généralement 50 Ohms en mode simple). Si vous avez fait une erreur lors du calcul de la superposition et de la largeur de la piste, un bon fabricant vous indiquera la superposition correcte qu'il peut produire. Rappelez-vous, si cela ne peut pas être fabriqué, alors vous pourriez tout aussi bien ne pas le concevoir.

L'essentiel : Parlez d'abord à votre fabricant de PCB

Parmi la liste ci-dessus, il y a de nombreuses dimensions auxquelles vous devrez penser pour comparer les fabricants de PCB. Il n'est pas inutile de parler à votre fabricant dès le début pour avoir une idée de ses capacités et ainsi garantir le succès de votre production et qu'elle réponde à vos attentes.

Lorsque vous avez besoin d'accéder à un outil de conception de PCB facile à utiliser qui inclut tout le nécessaire pour construire des cartes de circuits imprimables de haute qualité et manufacturables, ne cherchez pas plus loin que CircuitMaker. Lorsque vous planifiez votre prochaine production, vous pouvez instantanément générer les fichiers de sortie nécessaires pour mettre votre carte en production avec un service de fabrication de PCB. Tous les utilisateurs de CircuitMaker ont également accès à un espace de travail personnel sur la plateforme Altium 365. Vous pouvez télécharger et stocker vos données de conception dans le cloud, et vous pouvez facilement visualiser vos projets via votre navigateur web sur une plateforme sécurisée.

Comment créer une estimation des coûts de fabrication de PCB

Sauf si je reçois directement un travail de conception de la part d'un fabricant, mes clients me demandent souvent si je suis fabricant. Mon entreprise ne fabrique pas de cartes, mais je pense qu'il est important de tenir les clients informés des coûts de fabrication pour les nouveaux PCBs. Une fois que j'ai commencé à rassembler des estimations pour certains de mes premiers projets, j'ai commencé à mieux comprendre les principaux facteurs de coût de la fabrication de PCB et comment structurer correctement une estimation complète pour mes clients.

Sauf si je reçois directement un travail de conception de la part d'un fabricant, mes clients me demandent souvent si je suis fabricant. Mon entreprise ne fabrique pas de cartes, mais je pense qu'il est important de tenir les clients informés des coûts de fabrication pour les nouveaux PCBs. Une fois que j'ai commencé à rassembler des estimations pour certains de mes premiers projets, j'ai commencé à mieux comprendre les principaux facteurs de coût de la fabrication de PCB et comment structurer correctement une estimation complète pour mes clients.

Quels sont les facteurs qui influencent l'estimation des coûts de fabrication des PCB ?

Il existe plusieurs facteurs qui influencent les coûts de fabrication. En général, produire plus de cartes, utiliser plus de vias par carte, utiliser des pistes/vias/trous de montage plus petits, et utiliser plus de composants par carte augmenteront tous les coûts de fabrication. Cependant, les coûts impliqués ne sont pas linéaires. Autrement dit, doubler le nombre de cartes et de composants ne doublera pas le coût total d'une commande.

Il y a des raisons importantes pour cela. Il existe un certain nombre de coûts fixes impliqués dans toute production, incluant les coûts d'outillage, la révision de conception, la création de pochoirs, et d'autres, selon vos besoins. D'autres coûts sont variables et sont déterminés sur une base par carte. Le coût par carte peut diminuer à mesure que la taille de la commande diminue, ce qui a moins à voir avec la panelisation et plus avec l'amortissement des coûts fixes NRE et d'outillage sur l'ensemble d'une production. La même idée s'applique à l'assemblage (voir ci-dessous).

Revue et Inspection DFM en Pré-Production

Certaines usines de fabrication de PCB proposeront différents niveaux de service en ce qui concerne l'inspection pré-production, la révision de conception et d'ingénierie, et la révision de la fabrication. Profiter d'une révision complète d'ingénierie peut significativement augmenter le coût par carte à faible volume car cela implique un coût fixe supplémentaire. Notez que, un certain niveau de révision de la conception des PCB doit avoir lieu pour que le design soit coté et pour s'assurer qu'il est même fabriquable. Si vous violez certaines contraintes de conception de base (les dégagements étant les plus importants), votre projet pourrait être marqué comme non soumissionnable jusqu'à ce que vous corrigiez certaines erreurs de base.

Lorsque votre conception passe par une révision DFM approfondie, votre fabricant vérifiera vos fichiers pour s'assurer que votre design peut être fabriqué selon leur processus.

C'est là que le niveau de service et l'étendue de toute révision sont très importants. Parfois, un choix de conception électriquement correct et fabricable ne déclenchera pas de violation DFM en termes de capacité de fabrication, mais il peut créer un risque de défaut d'assemblage ou une défaillance totale de votre produit. Un exemple parfait est celui des pads trop rapprochés sans définition suffisante du masque de soudure sur le pad. L'inverse est également possible, où un choix de conception électriquement correct déclenche une violation DFM, alors que le choix de conception était intentionnel. Mon entreprise réalise de nombreuses conceptions impliquant des structures RF et des guides d'ondes, et nous recevons parfois une notification de court-circuit lors d'une révision de conception de PCB ou lors de l'exécution de DRCs. Assurez-vous de vous renseigner sur ce qui est impliqué dans ce type de révision et de déterminer quels livrables de conception vous devez fournir avant d'ajouter un service de révision d'ingénierie à votre devis. Il est toujours bon de pouvoir anticiper ces violations DFM intentionnelles ou non intentionnelles et de les communiquer avec l'ingénieur CAM de votre maison de fabrication.

Facteurs influençant le coût de fabrication des PCB

Voici un bref résumé de certains des principaux facteurs de coût impliqués dans la fabrication. Assurez-vous de prendre en compte chacun de ces domaines lors de la création d'une estimation du coût de fabrication d'un PCB.

En ce qui concerne le nombre de cartes fabriquées, le principal facteur n'est pas vraiment le nombre de cartes, mais le coût par panneau. Pour une petite série, le coût par panneau et les coûts NRE détermineront votre coût par carte. À haut volume, le coût global par carte diminue car les coûts variables dominent le coût total de la production. Les autres points mentionnés ci-dessus ne sont que le point de départ pour la fabrication car ils se concentrent uniquement sur la fabrication de la carte nue. Il faut également prendre en compte les coûts d'assemblage.

Facteurs déterminants du coût d'assemblage

Les facteurs de coût impliqués dans l'assemblage se résument aux suivants :

• Nombre de composants uniques : Plus il y a de composants uniques, plus le coût est élevé, bien que commander des composants en gros réduise le prix par
• Type de composants : L'assemblage tout-SMD peut coûter jusqu'à ~50 % de plus que l'assemblage à travers-trous.
• Assemblage double face vs. simple face : L'assemblage double face augmente les coûts car votre carte doit essentiellement passer deux fois sur la ligne d'assemblage.

Pas des composants SMD : J'ai constaté que tout supplément pour les composants SMD à pas fin varie selon le fabricant. Si vous utilisez déjà tout-SMD, certains fabricants ne factureront pas de supplément pour les composants à pas plus fin.

BGAs : L'assemblage de composants BGA à simple ou double face peut coûter environ 20 % de plus que les autres composants CMS, ce qui s'ajoute à tout supplément déjà facturé pour l'assemblage double face. Les BGAs à pas plus fin en dessous d'une certaine limite pourraient entraîner des coûts supplémentaires, selon les capacités de fabrication et d'assemblage.

IPC 6012/IPC-A-600 Classe 3 : La production et l'assemblage jusqu'à la classe IPC-A-600 3 peuvent entraîner des coûts nettement plus élevés, bien que la qualité du produit final sera beaucoup plus élevée. Les coûts sont également plus élevés en raison des inspections supplémentaires nécessaires pour vérifier la conformité avec les spécifications de performance et d'inspection plus élevées imposées aux produits de classe 3.

Conformité ITAR : Si vous travaillez aux États-Unis, votre projet peut devoir être conforme à l'ITAR. Les PCB finis devront respecter les exigences de l'ITAR concernant l'intégrité des données, l'intégrité du PCB et l'expédition. Ces coûts sont répercutés sur vous en tant que concepteur.

À moins que l'assemblage ne soit effectué à la main, les coûts d'assemblage n'augmenteront pas toujours de manière linéaire avec le nombre de cartes. Autrement dit, avec un assemblage automatisé, doubler le nombre de cartes ne double pas toujours le coût d'assemblage. Une partie du coût d'assemblage est consacrée à la programmation des machines, tandis que le reste couvre effectivement le temps machine.

Les coûts des composants suivent une structure similaire. Lorsque vous commandez plus de composants, vous pourriez atteindre un nouveau palier de prix chez votre distributeur de composants où le coût par composant diminue. C'est une raison pour laquelle il est préférable d'acheter auprès d'un seul distributeur plutôt que de mélanger plusieurs distributeurs.

Production à l'étranger vs. locale

Nous vivons dans un environnement mondialisé, et il n'a jamais été aussi facile de sous-traiter la fabrication et/ou l'assemblage dans une région où les coûts de main-d'œuvre sont plus bas. Le choix de le faire dépend du volume de production, du niveau de service requis, du risque impliqué dans l'exposition d'un design à l'étranger, du délai requis et des économies de coûts potentielles.

Pour les conceptions de base qui ont été minutieusement qualifiées, j'ai constaté que les fabricants chinois peuvent très bien faire l'affaire, bien qu'ils vous facturent au détail pour de petits ajouts à la commande (par exemple, certaines caractéristiques de sérigraphie, tests, couleur du masque de soudure). Des clients m'ont raconté des histoires d'horreur où le design qu'ils avaient envoyé ne ressemblait en rien au produit qu'ils ont reçu ; apparemment, le fabricant avait apporté de nombreuses modifications au design afin de réduire les coûts au maximum, puis ils ont empoché la différence. Il y a également des préoccupations concernant la propriété intellectuelle, et le risque d'exposer des données de conception à une partie étrangère pourrait être inacceptablement élevé. Pour les conceptions militaires et aérospatiales aux États-Unis, les restrictions de contrôle à l'exportation (EAR) et les exigences ITAR limiteront votre capacité à externaliser la fabrication et à expédier à l'étranger ; des restrictions similaires s'appliquent au Canada et en Europe.

Il y a de réels avantages à rester local, même si le coût est plus élevé. Je préfère les fabricants locaux car cela me donne plus de contrôle sur l'ensemble du processus, surtout pour le prototypage ou la production en faible volume. Je pourrais finir par payer plus par unité à faible volume, mais moi et mes clients sommes prêts à payer pour ce niveau supplémentaire de service, de réactivité et de sécurité, sachant que nos conceptions ne seront pas volées. Si vous êtes prêt à accepter le risque lié au fait d'aller à l'étranger pour la fabrication, vous pourriez travailler avec un fabricant à contrat (CM) qui utilise une maison de fabrication qualifiée à l'étranger et qui assemble localement. Pour des conceptions plus avancées, ou si la conception comporte des exigences spécifiques de test/inspection, je préférerais utiliser un fabricant local car je peux toujours parler directement à quelqu'un au téléphone.

En termes de coût, le prix par unité pour une carte produite localement (aux États-Unis) peut être jusqu'à 5 fois plus élevé que le prix pour la même carte produite à l'étranger avec le même délai de livraison. L'assemblage est une autre question entièrement, car tous les fabricants ne proposeront pas d'assemblage sur site, et vous devrez obtenir un devis d'une entreprise d'assemblage. Expédier vos cartes de votre fabricant à votre assembleur augmente également votre délai de livraison, ce qui ajoute des coûts intangibles à votre nouveau produit.

Faites attention avant d'envoyer votre conception à l'étranger pour la production et considérez soigneusement les risques.

Test, Inspection et Qualification

Les tests et les inspections sont deux activités importantes qui doivent également être effectuées lorsqu'un nouveau circuit imprimé est produit. La production et l'inspection jusqu'à la classe 3 de l'IPC-A-600 coûtent plus cher que pour les classes 2 ou 1 ; il en va de même pour les autres normes et classes pertinentes. Vous pourriez également devoir produire selon un ensemble spécifique de normes industrielles, telles que l'IPC-13485, le NADCAP ou l'AS9100, mais il est difficile de faire des déclarations généralisées concernant les coûts avec ces fabricants. La qualification selon les normes UL ou d'autres normes industrielles spécifiques entraîne normalement un coût supplémentaire et ne sera pas disponible chez tous les fabricants. C'est là que différents fabricants peuvent avoir de grandes différences de capacités, ce qui déterminera les coûts impliqués dans les tests, les inspections et la qualification. Assurez-vous de prendre en compte ces points lors de la demande de devis auprès des fabricants.

Enfin et surtout : les composants !

Avec tout ce discours sur les coûts de fabrication et d'assemblage, il est facile d'oublier les coûts des composants eux-mêmes. Dans l'environnement actuel de pénuries de semi-conducteurs, toutes les grandes entreprises de services de fabrication électronique (EMS) passent d'un modèle de chaîne d'approvisionnement juste à temps à un modèle juste au cas où. Cela signifie que les concepteurs doivent jouer un rôle dans la gestion des risques en effectuant des activités de sourcing dès le début de la conception, et non à la fin d'une conception.

Cela n'est pas nécessairement un facteur de coût pour la fabrication ou l'assemblage, mais cela peut créer le besoin d'une conception à refaire lorsque vous découvrez soudainement que vos composants critiques sont en rupture de stock.

1. Identifiez tôt les composants critiques ayant peu ou pas de remplacements, puis procurez-vous les stocks minimaux requis.
2. Idéalement, au lieu du point #1, utilisez des composants qui ont des remplacements disponibles (idéalement compatibles au niveau des broches) et prévoyez d'acquérir les quantités nécessaires avant la production.
3. Pour les pièces spécialisées avec lesquelles vous traiterez directement avec un fabricant, définissez les exigences dès le début de la conception et passez une commande auprès du fabricant de composants tôt. Le délai peut être long, mais vous aurez des pièces en transit avant d'avoir terminé la conception.

Si vous faites partie d'un bureau de service ou d'une grande entreprise d'ingénierie, assurez-vous de prendre en compte ces points tôt dans le processus de conception. Cela peut nécessiter un engagement de la part des clients, mais fixer ces exigences tôt vous aide à éliminer beaucoup de risques et d'augmentations de coûts avant de passer à la production

Lorsque vous construisez un nouveau PCB, Altium Designer^® vous fournit les outils nécessaires pour créer des produits qui intègrent des fonctionnalités avancées tout en respectant les exigences DFM de votre fabricant. Vous pourrez également générer rapidement les livrables et la documentation qui aideront à garantir une estimation précise du coût de fabrication du PCB. Lorsque vous êtes prêt à soumettre votre projet pour une révision de conception de PCB, vous pouvez utiliser la plateforme Altium 365 pour partager les données de conception avec votre fabricant et accéder rapidement au marché.

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La fabrication de PCB est l'une des dernières étapes pour amener votre produit sur le marché, et pourtant, les processus modernes de fabrication de PCB imposent d'importantes contraintes de fiabilité et de fabricabilité aux concepteurs. Les concepteurs de PCB devraient comprendre comment les capacités de leur fabricant et assembleur détermineront les options de conception disponibles. Comprendre ces aspects d'une disposition de PCB tôt dans le processus de conception aidera les concepteurs à garantir un rendement élevé, une qualité et une fiabilité.

Ce livre électronique offrira un aperçu plus approfondi du processus de fabrication de PCB, allant des matériaux utilisés dans une carte nue aux considérations importantes de conception pour la fabrication (DFM). Les sujets couverts incluent :

• Un bref aperçu du processus d'ingénierie en amont dans la fabrication de PCB
• Comment vos choix de conception et vos besoins de fabrication influencent les coûts
• Ce que les fabricants recherchent dans une révision DFM
• L'importance des marqueurs fiduciaux
• Ce qu'il faut inclure dans les notes de fabrication de PCB

Cliquez sur le PDF ci-dessus pour en savoir plus sur la fabrication moderne de PCB et naviguer dans le processus de fabrication.

Ceci est un e-book en deux parties. La première partie comprend :

Ingénierie en amont Un produit PCB par Kella Knack
Comment comparer les services de fabrication de PCB pour votre carte par Zach Peterson
Comment créer une estimation des coûts de fabrication de PCB par Zach Peterson

Téléchargez la deuxième partie de cet e-book ici.