Rapporti di Valutazione per la Progettazione di PCB per la Produzione

Uno dei miei primi BLOG parlava dei Fattori che influenzano il costo dei PWB. Quello che è necessario per la Catena di Valore del circuito stampato (PWB) è un metodo per prevedere il costo di fabbricazione del substrato del circuito stampato (PCB), così come il costo di assemblaggio del PCB e di test dell'assemblaggio del PCB. Con questi strumenti e le metriche di densità dei cablaggi, è possibile effettuare scambi vantaggiosi nelle fasi iniziali della vita del prodotto. Molti chiamano questo Progettazione per la Fabbricazione e l'Assemblaggio, io lo chiamo le Schede di Valutazione DFM perché è così che il suo creatore, Tucker Garrison, lo ha chiamato. Con le due Schede di Valutazione DFM che illustrerò qui, si può fare una stima accurata del costo di un design proposto. Inserite in fogli di calcolo, queste formano uno strumento potente per selezionare i parametri del PCB e, si spera, per ottimizzare un design.

Schede di Valutazione per la Progettazione per la Fabbricazione (DFM)

Scheda di Valutazione per la Fabbricazione

La scheda di valutazione per la fabbricazione è una matrice fornita da un fabbricante di PWB che correla le varie scelte di design su un PWB ai punti di design. Questi punti si basano sui prezzi reali che un fabbricante addebiterà per queste caratteristiche.

I fattori tipici che i fabbricanti di PWB utilizzano per determinare il prezzo di un circuito stampato sono:

• Dimensione della scheda e numero che si adatta su un pannello

• Numero di strati

• Materiale di costruzione

• Larghezze di traccia e spazio

• Numero totale di fori

• Diametro del foro più piccolo

• Maschera di saldatura e leggende dei componenti

• Metalizzazione o finitura finale

• Connettori a bordo dorati

• Caratteristiche specifiche del design, ecc.

Una volta che il fabbricante di PWB ha raccolto i fattori che influenzano i suoi prezzi, raccoglie questi costi e normalizza le cifre con l'importo più piccolo non nullo. La scheda di valutazione sembrerebbe come la Figura 1.

Figura 1. Esempio della scheda di valutazione del design di fabbricazione di una società. [1]

Scheda di Valutazione dell'Assemblaggio

Le metriche dei "compromessi" dell'assemblaggio PCB riguardano fattori di processo, selezione dei componenti e prezzi di test-to-assembly. Rese e lavorazioni aggiuntive sono considerate nei punti della Scheda di Valutazione dell'Assemblaggio. Il totale dei punti fornisce una stima dei prezzi relativi di assemblaggio e test.

La scheda di valutazione dell'assemblaggio PCB è una matrice fornita dall'assemblatore PCB. Essa mette in relazione varie scelte di processo di assemblaggio e test che l'assemblatore offre, insieme a varie dimensioni, orientamenti, complessità dei componenti e qualità nota, con i costi di fornitura per queste scelte di progettazione. I fattori tipici che influenzano i costi di assemblaggio PCB sono:

• Reflusso IR a una o due passate

• Processo di saldatura ad onda

• Posizionamento dei componenti manuale o automatico

• Componenti di forma irregolare

• Livello di qualità dei componenti

• Posizionamento dei connettori

• Copertura del test

• Diagnosabilità del test

• Test di stress dell'assemblaggio

• Compatibilità dell'attrezzatura di riparazione

Raccogliendo tutti i costi associati all'assemblaggio, al test e alla riparazione e poi normalizzando questi costi con il valore non nullo più piccolo, può essere prodotta una matrice come mostrato in Figura 2.

Scheda di Valutazione dell'Assemblaggio SMT: I 10 fattori di compromesso dell'assemblaggio della Scheda di Valutazione dell'Assemblaggio IBM [2] sono mostrati nella Figura 2. La scheda di valutazione è stata il lavoro di molti ingegneri di assemblaggio PCB con l'aiuto del dipartimento contabile. Questa scheda di valutazione ha 10 fattori che variano in punti da zero a trentacinque. I punti totali possono influenzare i prezzi da uno sconto del 30% a una penalità del 30%. La matrice nella Figura 2 proviene dall'ex impianto di assemblaggio elettronico IBM-Austin, il grafico illustra i compromessi di prezzo di IBM.

La scheda di valutazione è stata introdotta nei primi anni '90; entro due anni dall'uso della scheda di valutazione, i punteggi dei punti di assemblaggio mediavano intorno a 75 invece dei precedenti 50, con la sua distribuzione gaussiana. Ricorda, punteggi più alti indicano una maggiore producibilità. Questo ha avuto un effetto importante nella riduzione dei costi di molte delle assemblaggi elaborati dall'impianto. Questo effetto può essere visto nella Figura 3. I punteggi non sono più distribuiti normalmente, ma il team di progetto ha focalizzato i progetti per sfruttare gli sconti. La visibilità delle implementazioni dei costi di diverse scelte di progettazione, fornita a un progettista durante la fase di layout, permette al progettista di verificare la fabbricabilità o la producibilità del PCB mentre possono ancora apportare modifiche al design in modo tempestivo. La maggior parte delle volte, il feedback sulla fabbricabilità è ritardato fino alla produzione di volume quando le modifiche al design non sono più possibili!

Per maggiori dettagli ed esempi aggiuntivi, leggi il Capitolo 18, “Pianificazione per il Design, la Fabbricazione e l'Assemblaggio” in PRINTED CIRCUIT HANDBOOK-Sesta o Settima Edizione edito da Clyde F. Coombs, Jr. e Happy Holden (2016).

Figura 2. La Scheda di Valutazione del Design di Assemblaggio di IBM [2]

Figura 3. Miglioramento nei punteggi di producibilità come risultato dell'uso della Scheda di Valutazione dell'Assemblaggio. [2]

Vorresti scoprire come Altium può aiutarti con il tuo prossimo progetto di PCB o hai domande sul nostro software di progettazione PCB? Parla con un esperto di Altium o continua a leggere sul miglior software per progettazione PCB e linee guida per la fabbricabilità.

Riferimenti:

1. Holden, H.T., “PREDICTING COST TRADEOFFS IN DESIGN FOR MANUFACTURING” Conferenza Internazionale sul Montaggio Superficiale, Settembre 1995, pp 659-665

2. Hume, H.; Komm, R.; e Garrison, T., IBM, "Design Report Card: A Method for Measuring Design for Manufacturability", Conferenza Internazionale sul Montaggio Superficiale, Settembre 1992, pp 986-991