La chaîne d'approvisionnement

Happy Holden
|  Créé: November 25, 2021

Introduction

Sur le plan technique, les cartes de circuits imprimés (PCB) et les assemblages de circuits imprimés (PCA) sont souvent les composants les plus complexes achetés pour les assemblages électroniques et les produits. Pour une équipe de gestion de la chaîne d'approvisionnement (SCM), cette complexité entraîne plusieurs défis qui peuvent être sensiblement différents par rapport à ceux des autres composants et marchandises que l'équipe gère.

Exemples de problèmes liés à la chaîne d'approvisionnement de circuits imprimés

  • Les PBA et les PCA sont conçus sur mesure. Il n'est donc pas possible de les acheter simplement sur catalogue. Il existe de nombreux fournisseurs, mais leurs capacités et leurs performances sont extrêmement variables, ce qui nécessite une plus grande attention en matière de sélection et de qualification des fournisseurs.
  • La création de PCB et de PCA fait appel à grande variété de processus de fabrication, tels que la photo-imagerie et le placement précis des composants, les presses mécaniques de stratification et les fours de refusion des soudures, le placage et la gravure chimiques humides, ainsi que le perçage et le routage haute vitesse.
  • Les PCB et les PCA doivent s'intégrer et fonctionner dans un circuit électrique et cette performance est essentielle pour le succès du produit final. Le PCB permet évidemment d'interconnecter les composants fixés sur la carte, mais dans certains cas, il fonctionne comme un composant actif à part entière. Il peut être impossible de déterminer si le PCA fonctionne correctement avant que votre équipe de conception ne l'ait évalué en tant que composant du produit final.

Même s'il est possible de remplacer les composants d'un PCA, de sectionner des pistes et d'ajouter des barrettes de connexion, il est difficile de remanier, de restituer ou de recycler les PCB et les PCA en cas de changement dans les exigences du produit, ce qui peut entraîner des coûts supplémentaires et un surplus de stock.

Principes de base de la chaîne d'approvisionnement de circuits imprimés

Tout commence par la conception : une fois qu'un produit est défini et que l'équipe d'ingénieurs commence à travailler, c'est la conception du circuit et la sélection des composants qui déclenchent une chaîne d'événements qui créent de la valeur. Le routage du circuit imprimé est la première représentation physique de ce produit. La conception en vue de la fabrication est nécessaire pour optimiser les performances et les coûts. Le défi consiste à gérer l'information, la documentation et le transfert afin de spécifier les exigences de conception et les autres attentes des fournisseurs.

  • Gestion de la chaîne d'approvisionnement de circuits imprimés : à moins qu'un fabricant ne fasse partie des rares OEM à être en capacité d'assurer une fabrication selon un modèle d'intégration verticale, les considérations générales relatives aux décisions d'approvisionnement en matière de PCB et de PCA, ainsi que les critères à utiliser pour évaluer et sélectionner les fournisseurs, sont confiées au service des achats.
  • Sélection et qualification des fournisseurs : d'autres personnes interviennent dans les considérations commerciales et les critères de sélection décrits pour évaluer et qualifier les fournisseurs, y compris les processus permettant d'effectuer des évaluations techniques des échantillons fournis par le fournisseur.
  • Contrôle des processus, surveillance et inspection des produits entrants : grâce à des recommandations spécifiques sur le contrôle des processus, les essais et l'inspection des PCB et des PCA chez le fournisseur, un suivi de la méthode d'assurance qualité basée sur les principes de Six Sigma est assuré en permanence pour la chaîne d'approvisionnement.
  • Acceptation du produit et feedback : gestion relative à la qualification de la conception, à l'acceptation des lots et l'inspection continue des PCB et PCA reçus. cela comprend également des recommandations relatives à la gestion des fournisseurs à long terme qui permettent de réduire le coût de gestion interne tout en maintenant un haut niveau de performance.

Chaîne de valeur des PCB

La VALEUR est définie comme étant « les avantages moins les coûts ». Pour qu'un produit ait du succès sur un marché, à chaque étape de la chaîne d'approvisionnement, chaque segment doit percevoir de la valeur ! Comme le montre la figure 1, chaque segment a pour client le segment suivant. Ainsi, chaque segment contribue à la chaîne de valeur.

FIGURE 1 : la chaîne de valeur des PCB est généralement appelée chaîne d'approvisionnement, mais elle dépend de la création de valeur à chaque étape.

Le choix d'un fournisseur spécifique dépend de l'importance relative accordée à différents aspects de la performance du fournisseur (voir Tableau 1). Les fournisseurs sont dotés de capacités et de forces inhérentes qui reposent sur leurs propres décisions stratégiques quant à la manière dont ils choisissent de faire face à la concurrence. Ces capacités permettront de déterminer s'ils cadrent bien avec la stratégie de sous-traitance et s'ils seront en mesure de s'acquitter de leurs tâches en tant que partenaire commercial régulier. La compréhension de ce qui est le plus important pour l'entreprise permettra d'orienter le choix initial du fournisseur et de déterminer si ses performances continuent de répondre à vos exigences.

Tableau 1 Critères de performance des fournisseurs de PCB

Partitionnement du système :

Lors de la conception d'un nouveau produit, l'une des premières activités consiste à décomposer le produit en composants ou partitions qui permettront de le concevoir, de le fabriquer, de le vendre et de le prendre en charge. Il s'agit d'un point extrêmement important, car une erreur à ce stade peut aboutir à un produit qui ne possède pas les bonnes caractéristiques, qui coûte trop cher ou qui est commercialisé trop tard.

Circuit / conception du produit :

L'essentiel de la création et de la conception du produit concernait la conception logique, la simulation de circuits, la sélection de composants, les circuits intégrés sur mesure et les conceptions mécaniques. HDIS offre des avantages en ce qui concerne les performances électriques et thermiques. À ce stade, la clé de la valeur est la capacité à simuler les caractéristiques électriques et thermiques améliorées des nombreuses options de conception.

Conception/routage des PCB :

De nombreux défis doivent être relevés lors de la conception d'une nouvelle carte. Il est important de connaître les modèles de câblage afin de sélectionner les règles de conception et les structures appropriées. Pour les vias borgnes et enterrés, les nouvelles structures sont plus variées et plus compliquées que les cartes classiques. Il est essentiel de savoir ce qui est rentable du point de vue de la conception en vue de la fabrication.

Des règles de conception spéciales doivent être prises en compte pour les structures complexes. Chaque processus de fabrication peut avoir ses propres considérations et limites. Les outils de conception, les empilages et les routeurs automatiques sont tous utilisés de différentes manières dans les conceptions complexes. La personnalisation du processus de conception est une activité encore peu répandue. Les tous derniers systèmes de CAO disposent également de systèmes spécialisés qui fournissent des conseils indispensables. Le logiciel d'audit de fabricabilité conclut le processus de routage par une vérification approfondie de l'absence d'erreurs ou de fautes.

Fabrication de PCB :

Sur l'ensemble de la chaîne de valeur, la fabrication est devenue l'élément le plus important. Actuellement, plus de deux cents entreprises dans le monde utilisent au moins vingt procédés différents pour fabriquer essentiellement les mêmes structures HDI/SLP. Par exemple, la fabrication d'un microvia est la partie la plus facile, puisque les lasers, les graveurs et les photodiélectriques se sont rapidement améliorés au fil des ans. Les défis à relever sont les plus élémentaires : inscription, lithographie à ligne fine, métallisation et placage. Sur des HDI/SLP complexes, tous ces éléments doivent être performants à un niveau supérieur. Bien que cela soit certainement contraignant, cela profite à tous les processus de fabrication de cartes de circuits imprimés.

Assemblage de PCB :

Avec les composants à pas fins complexes, l'assemblage a une nouvelle valeur à offrir. Les composants peuvent être rapprochés les uns des autres, ce qui peut modifier les profils de refusion et les réparations. Au fur et à mesure que le dessus se remplit, le côté opposé doit également accueillir davantage de composants, dont de nombreux composants actifs. Cela modifie également le processus d'assemblage et les profils de refusion. Avec les nouveaux composants de matrice de surface plus petits et plus denses, comme les boîtiers à l'échelle de la puce ou les puces retournées, le nombre total de connexions par centimètre carré augmente considérablement. Ces nouveaux composants plus petits avec un sous-remplissage ou des densités de connexion de surface très élevées peuvent avoir une incidence sur la fiabilité des structures complexes. Les structures minces ont plus tendance à se plier pendant les cycles thermiques, ce qui crée de nouveaux mécanismes et de nouveaux risques de défaillance qui doivent être soigneusement évalués et testés.

Test d'assemblage :

L'étape finale de la chaîne de valeur des PCB est le test au niveau de l'assemblage. Cela pose de nouveaux problèmes avec les nouveaux composants de matrice à surface réduite. Si des via intégrés aux pastilles sont utilisés avec les composants de la matrice de surface, il n'y a pas de vias de branchement à utiliser pour tester les sondes après l'assemblage. La conception à des fins de test devient un élément majeur pour le partitionnement du système. Le test à partir du périmètre, la technologie boundary scan ou l'autotest intégré deviennent un facteur de conception majeur. De nos jours, les composants peuvent être si rapprochés que les pastilles de test sont trop grandes ou qu'il n'y a pas de place pour introduire une broche de test dans la zone. L'ajout de pastilles de test à la surface après la conception de la carte peut considérablement augmenter sa complexité et son coût, ainsi qu'ajouter des parasites néfastes pour le circuit. De nouvelles méthodes de vérification du niveau de l'assemblage seront probablement développées. Elle ne nécessiteront pas d'utiliser les appareils de lit à clous classiques, les remplaçant par des techniques de test sans contact plus rapides.

En définitive, la chaîne de valeur des PCB sera un défi pour nous tous. En travaillant main dans la main et en prenant conscience que chaque partie de la livraison dépend des autres maillons de la chaîne, nous pouvons fournir aux OEM des solutions leur permettant de livrer des produits de qualité supérieure. La compréhension de ces interactions constitue la première étape pour pouvoir exploiter le potentiel et les possibilités de la chaîne d'approvisionnement.

Vous avez d'autres questions ? Appelez un expert d'Altium ou découvrez pourquoi il est important d'envoyer un dossier de documentation complet à la fabrication de PCB.

A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Happy Holden est retraité de GENTEX Corporation, l'un des principaux équipementiers électroniques du marché automobile américain. Il a été le directeur technique du plus grand fabricant de circuits imprimés au monde : HonHai Precision Industries (Foxconn) en Chine. Avant Foxconn, Happy était le technologue principal en matière de PCB pour Mentor Graphics, mais aussi le responsable des technologies avancées chez NanYa/Westwood Associates et Merix Corporations. Il a pris sa retraite après plus de 28 ans chez Hewlett-Packard. Auparavant, il a été directeur de la R&D des PCB et responsable de l'ingénierie de la fabrication. Chez HP, il a géré la conception des PCB, les partenariats de PCB et les logiciels d'automatisation à Taïwan et à Hong Kong. Happy a travaillé dans le domaine des technologies avancées pour PCB pendant plus de 47 ans. Il a publié plusieurs chapitres sur la technologie HDI dans 4 ouvrages, ainsi que son propre livre, le « HDI Handbook », disponible en e-Book gratuit sur http://hdihandbook.com. Il a récemment terminé la 7e édition du « McGraw-Hill's PC Handbook » en collaboration avec Clyde Coombs.

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