E-Book: Navigare nella Produzione di PCB: Parte 1

Ingegneria Front-End di un Prodotto PCB

Nell'accezione più ampia del termine, "ingegneria front-end" si riferisce a un approccio progettuale ingegneristico utilizzato per controllare i costi del progetto e pianificarlo accuratamente. Il processo di sviluppo del prodotto PCB si riferisce a tutti i passaggi intrapresi prima che la scheda passi dalla fase di progettazione a quella di fabbricazione. Questo articolo esaminerà questi passaggi, definirà cosa avviene in essi e quali sono gli elementi critici per ciascuno di essi. Articoli successivi tratteranno le operazioni effettive eseguite durante il processo di fabbricazione.Nell'accezione più ampia del termine, "ingegneria front-end" si riferisce a un approccio progettuale ingegneristico utilizzato per controllare i costi del progetto e pianificarlo accuratamente. Il processo di sviluppo del prodotto PCB si riferisce a tutti i passaggi intrapresi prima che la scheda passi dalla fase di progettazione a quella di fabbricazione. Questo articolo esaminerà questi passaggi, definirà cosa avviene in essi e quali sono gli elementi critici per ciascuno di essi. Articoli successivi tratteranno le operazioni effettive eseguite durante il processo di fabbricazione.

Cosa Contengono i File

Come mostrato nella Figura 1, l'ingegneria front-end è il primo passo nella fabbricazione di un PCB. Si dovrebbe notare che il processo mostrato in questa figura è standard nell'industria della fabbricazione dei PCB per la produzione di PCB multistrato.

Figura 1. Flusso del Processo di Fabbricazione di PCB Multistrato

Qui, tutti i dati di progettazione del PCB creati durante il processo di layout sono forniti al fabbricante affinché il processo di produzione possa iniziare. Le stazioni di produzione assistita da computer (CAM) elaborano i dati di progettazione attraverso una serie di passaggi che risultano nell'attrezzatura necessaria durante il processo di fabbricazione del PCB. La Figura 2 mostra una tipica stazione di ingegneria front-end.

Le informazioni fornite per questo processo includono:

• I dati o le immagini "Gerber" dei vari strati del PCB.
• Il netlist che mostra la connettività del PCB.
• Le informazioni sullo stackup.
• Le informazioni sul foro.
• La specifica di fabbricazione.
• La specifica dei materiali.

Figura 2. Tipica Stazione di Lavoro di Ingegneria Front End

Come si può vedere, dal sopra, garantire che tutte le informazioni fornite al fabbricante siano complete e accurate avrà un impatto diretto sul risultato del processo di fabbricazione. La Tabella 1 è l'elenco dei file di dati tipici richiesti da un fabbricante. Esistono diversi formati utilizzati per questi dati, inclusi GenCam, Gerber e OCB++.

Tabella 1. File di dati tipici utilizzati per fabbricare un PCB

Inizializzazione dello sforzo di ingegneria front-end

Il primo passo nel processo di ingegneria front-end è verificare la precisione del progetto. Una parte critica di questo processo è sintetizzare una netlist dai dati Gerber o dall'artwork che mostra come sarà connesso il PCB se costruito secondo l'artwork. Questa lista sintetizzata viene confrontata con la netlist CAD (fornita come indicato sopra) e rappresenta come dovrebbe essere connesso il PCB. Questo sforzo di confronto della netlist è il primo passo cruciale nel processo di attrezzaggio del PCB e non dovrebbe mai essere omesso, indipendentemente da quanto possa essere stretta la tempistica. Le informazioni della netlist devono essere complete e accurate (evitando così il vecchio scenario "garbage in/garbage out"). Se la netlist dei dati Gerber e la netlist CAD non sono in accordo, allora non si dovrebbe procedere con ulteriori lavori fino a quando le differenze non sono risolte. Questa operazione di confronto della netlist è una salvaguardia vitale contro gli errori che possono insinuarsi nei dati di progetto lungo il cammino. Non compiere questo sforzo risulta frequentemente in PCB errati e inutilizzabili fin dall'inizio. Una volta che l'esercizio della netlist è stato completato con successo, il passo successivo è controllare l'artwork del progetto per assicurare:

• Larghezze delle tracce corrette.
• Giuste distanze.
• Corretta registrazione tra tutti i layer.
• Le dimensioni dei pad sono adeguate per le dimensioni e le tolleranze dei fori.

Se il PCB è fabbricato, ha un'impedenza controllata. Il team di ingegneria di progettazione non ha fornito le larghezze delle tracce, gli spessori dei laminati e gli stili necessari per arrivare alla corretta impedenza in ogni strato. Il gruppo di ingegneria front-end utilizzerà strumenti di previsione dell'impedenza per ottenere queste informazioni cruciali. Dalla nostra esperienza, è imprudente lasciare questo passaggio critico solo al fabbricante perché ognuno lo adatterà ai propri processi standard. Questo può risultare in PCB completamente diversi da due fabbricanti differenti utilizzando lo stesso set di pellicole. Questo è uno dei motivi principali per cui dedichiamo tanto tempo alla progettazione dello stackup nei nostri corsi e nei nostri scritti. Non eseguirlo correttamente può costare tempo, denaro, perdere opportunità di mercato, o tutti e tre.

Strumentazione di Produzione

Il passo successivo al precedente è la generazione della strumentazione di produzione. Questa consiste in:

• Artwork di produzione per ogni strato.
• File di foratura.
• Strumentazione di test.
• Profili di routing.
• Programmi di placcatura.
• Programmi di incisione.
• Istruzioni di sovrapposizione.
• Programmi di laminazione.
• Test di qualità.

Ognuno dei precedenti è descritto di seguito.

L'artwork di produzione consiste in un film per ogni strato del PCB insieme a pezzi di film per la maschera di saldatura su ogni lato e la legenda o serigrafia per ogni lato. Questo artwork è diverso dall'artwork di progettazione nei seguenti modi:

• Le larghezze delle tracce saranno rese più ampie per consentire il restringimento che si verifica durante il processo di incisione.
• La dimensione effettiva dell'artwork sarà leggermente espansa per consentire il restringimento del materiale che avviene durante il processo di laminazione.
• Caratteristiche di attrezzaggio per la produzione saranno aggiunte intorno al perimetro del pannello in cui viene costruito il PCB. Queste caratteristiche includono:
  • Obiettivi di registrazione.
  • Strutture di test.
  • Dighe di resina per uniformare il flusso della resina nel prepreg mentre si ammorbidisce durante la laminazione.

Figura 3. Dettaglio dello strato interno mostrato dopo l'applicazione dell'ossido nero.

La foto a sinistra mostra l'attrezzaggio per la produzione, le dighe di resina (il modello di punti neri) e le strutture di test sono visibili nel confine del pannello.

I file di foratura includono le dimensioni e le posizioni di tutti i fori, sia metallizzati che non. Sono organizzati per fornire la traiettoria di foratura più efficiente nel passaggio da un foro all'altro. Se è stata specificata la dimensione del foro finito, l'ingegneria di processo calcolerà la dimensione della punta necessaria per ottenere la dimensione del foro finito

dopo la metallizzazione. È molto utile aggiungere note specifiche riguardo alla dimensione della punta. Tradizionalmente, veniva specificata la dimensione del foro finito e il fabbricante sceglieva una dimensione della punta adatta al suo processo. Con i disegni odierni e lo stretto spazio tra i pin dei componenti, non c'è molto margine per variazioni nella dimensione dei fori. Ecco perché raccomandiamo di scegliere la dimensione della punta come parte del processo di progettazione dello stack dei pad e poi fissarla. Questo comporta la specifica della dimensione della punta nel grafico di foratura anziché della dimensione del foro finito. Se nel disegno sono specificati la foratura laser o a profondità controllata o il riempimento posteriore, anche questi file verranno creati come parte dei file di foratura.

Lo strumento di test include le informazioni necessarie per costruire il dispositivo di test, le regole di cablaggio per quella struttura di test e il netlist utilizzato dal tester per verificare che la connettività sia corretta.

I profili di routing includono istruzioni per una macchina (router) che taglia il PCB dal pannello in cui è stato costruito. Se i PCB sono connessi in un sotto-pannello per facilitare l'assemblaggio, le istruzioni includeranno la creazione delle linee di scanalatura o linee di fori trapanati che verranno utilizzate per staccare il PCB dal sotto-pannello dopo l'assemblaggio. La figura 4 mostra un PCB panelizzato contenente nove piccoli PCB all'interno del pannello. È stato progettato per ottimizzare il processo di assemblaggio. Le aree chiare rappresentano il materiale da rimuovere intorno a ciascun PCB durante il processo di routing. Dopo l'assemblaggio, ogni PCB sarà staccato dal pannello.

Figura 4. Un PCB Panelizzato con 6 PCB per Pannello Pronto per l'Assemblaggio

I Programmi di Placcatura definiscono quali tipi di metalli saranno placcati sugli strati esterni del PCB e quanto tempo il pannello dovrà rimanere in ogni fase di placcatura per raggiungere lo spessore metallico richiesto. È importante notare che la creazione di strati interni non coinvolge la placcatura.

Programmi di Incisione descrivono i passaggi di incisione necessari e quanto tempo il PCB o gli strati interni devono rimanere in ciascun passaggio di incisione.

Istruzioni di Impilamento descrivono come gli strati interni, le sottoassemblaggi (o dettagli), gli strati di prepreg e i fogli di rame degli strati esterni sono disposti per arrivare allo stackup finale. Queste informazioni includono quanti PCB saranno inclusi in una singola apertura di pressa e come dovranno essere separati.

Le programmazioni della laminazione includono quanta pressione deve essere utilizzata durante la laminazione, il profilo di temperatura per il passaggio di laminazione, la durata del ciclo di pressa e come il PCB laminato sarà raffreddato.

Oltre ai test di confronto della netlist descritti sopra, ulteriori test di Qualità controllano cortocircuiti e circuiti aperti, le distanze traccia-via e le distanze via-piani.

Sommario

L'ingegneria front-end si concentra su tutti i passaggi necessari per trasferire un PCB dal design al processo di fabbricazione. Questa è una parte critica del processo di produzione, e la sua completezza assicurerà che il PCB fabbricato corrisponda al PCB progettato.

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Riferimenti:
Ritchey, Lee W. e Zasio, John J., "Right The First Time, Un Manuale Pratico su PCB ad Alta Velocità e Progettazione di Sistemi Volume 2.

Come Confrontare i Servizi di Produzione PCB per la Tua Scheda

Quando gestisci uno studio di progettazione, c'è un tipo di email che riceverai più di ogni altro: email commerciali dai servizi di produzione PCB. Capisco che le aziende debbano farsi conoscere e vogliano vincere clienti, quindi questo post non intende denigrare quelle aziende. Ci sono molti servizi di produzione PCB che puoi trovare online, e possono tutti iniziare a sembrare uguali. Se stai cercando un nuovo fornitore di servizi, può essere difficile confrontarli tutti e trovare il miglior produttore che soddisfi le tue esigenze.

Alcune aziende ti inonderanno di offerte come "PCB in metallo core RF HDI da 2 a 48 strati" o qualcosa di altrettanto assurdo. Mentre i progettisti esperti possono riconoscere i produttori non affidabili da lontano, c'è sempre la tentazione di scegliere l'azienda straniera con il prezzo più basso e presumibilmente più veloce che puoi trovare. Tuttavia, nella scelta di un servizio di produzione PCB dovrebbe entrare in gioco molto più del solo prezzo.

Come Scegliere il Tuo Servizio di Produzione PCB

Quando stai valutando di avvalerti di un servizio di produzione PCB, troverai sul loro sito web molte informazioni utili per fare confronti. Esiste una notevole sovrapposizione tra i diversi servizi in termini di prezzo e tempi di consegna, ma ci sono molteplici metriche che dovresti utilizzare per confrontare i diversi servizi.

Per iniziare, guarda i limiti di capacità del produttore. La maggior parte dei produttori è piuttosto competitiva in questo ambito e può fabbricare in modo affidabile fino a tracce di circa 4 mil, vie di 8 mil e pochi mil di spaziatura su impilamenti standard. Dopo aver verificato che la tua scheda corrisponda alle loro capacità, ci sono altre metriche che dovresti utilizzare per il confronto:

Prezzo vs. Tempo di Consegna

Prezzo e tempo di consegna tendono a seguire una relazione inversa: uno aumenta mentre l'altro diminuisce. Se la tua azienda di produzione offre opzioni flessibili per il tempo di consegna, puoi compensare alcuni dei costi di fabbricazione estendendo il tuo tempo di consegna. Questo vale sia per la fabbricazione che per l'assemblaggio. Allo stesso modo, se hai bisogno che le tue schede siano pronte da un giorno all'altro, dovrai pagare un extra. Assicurati che il tuo servizio di produzione PCB possa soddisfare i tuoi obiettivi di tempo di consegna entro il tuo budget.

Una cosa che non avevo considerato nella mia prima produzione era il tempo di spedizione necessario per passare dalla fabbricazione all'assemblaggio e per consegnare il PCBA finito a me. Inoltre, non avevo considerato il tempo necessario per spedire i componenti al produttore, il che ha ritardato l'inizio dell'assemblaggio del PCB. Assicurati di tenere conto di questi altri aspetti del processo di produzione del PCB per non trovarti sorpreso da eventuali ritardi nella consegna.

Fabbricazione, Assemblaggio, o Entrambi?

Alcuni produttori offriranno la fabbricazione e l'assemblaggio internamente, mentre altri esternalizzeranno l'assemblaggio a un partner. Tieni presente questo aspetto perché potresti dover inviare le tue schede fabbricate e i tuoi componenti a un assemblatore, assumendo che tu non faccia l'assemblaggio da te. Alcuni servizi di produzione di PCB offriranno un servizio chiavi in mano, dove si occupano di tutto ciò che riguarda la tua produzione e tu non devi preoccuparti di molto altro. Questo è vantaggioso per i progettisti che potrebbero non essere familiari con il processo di approvvigionamento e di consegna o che non hanno tempo di gestire l'approvvigionamento.

Flashing della Linea di Produzione

Questo è più per lo sviluppatore embedded che desidera eventualmente produrre in grande volume, ma è comunque qualcosa da considerare. Alcuni servizi di produzione PCB offrono servizi di flashing del firmware in linea di produzione, dove il tuo codice viene caricato nella memoria prima che le schede ti vengano spedite. Questo non è qualcosa che dovrai fare durante la prototipazione PCB, ma dovresti considerarlo se porti il tuo prototipo alla produzione di massa.

Opzioni di Placcatura e Peso del Rame

Guarda qualsiasi sito web di servizi di produzione PCB, e tutti offrono più o meno le stesse specifiche sul rame: 0,5 o 1 oz./sq. ft. di rame con placcatura ENIG sugli strati esterni, e 1 oz./sq. ft. di rame sugli strati interni o piani. Se hai bisogno di un diverso peso del rame e/o placcatura, assicurati di verificare le capacità del tuo fabbricante e le opzioni di stackup.

Materiali e Stackup Disponibili

Ho messo questo per ultimo perché è quasi sempre l'ultima cosa a cui pensano i nuovi progettisti quando pianificano una produzione di schede. Invece, la primissima cosa che dovresti fare prima di progettare la tua scheda è creare uno stackup proposto, e poi verificare con un fabbricante se possono produrre qualcosa che si avvicini o corrisponda a quelle specifiche. Puoi inviare uno screenshot del tuo stackup proposto al fabbricante, e loro possono confermare se le loro scorte di materiali possono soddisfare quei requisiti, o possono proporre uno stackup alternativo.

Esempio di tabella stackup da un servizio di produzione PCB. Nota che questa scheda ha uno spessore non standard.

Assicurati di far sapere al tuo fabbricante se hai un requisito di impedenza (solitamente 50 Ohm single-ended). Se hai commesso un errore nel calcolare lo stackup e la larghezza della traccia, un buon fabbricante ti dirà lo stackup corretto che possono produrre. Ricorda, se non può essere prodotto, allora potresti anche non progettarlo affatto.

La Conclusione: Parla Prima con il Tuo Fabbricante di PCB

Dalla lista sopra, ci sono molte dimensioni a cui dovrai pensare per confrontare i produttori di PCB. Non guasta parlare con il tuo fabbricante in anticipo per avere un'idea delle loro capacità, per assicurarti che la tua produzione sia un successo e soddisfi le tue aspettative.

Quando hai bisogno di accedere a uno strumento di layout PCB facile da usare che include tutto il necessario per costruire schede di circuito di alta qualità e fabbricabili, non cercare oltre CircuitMaker. Quando stai pianificando la tua prossima produzione, puoi generare istantaneamente i file di output necessari per mettere in produzione la tua scheda con un servizio di fabbricazione PCB. Tutti gli utenti di CircuitMaker hanno anche accesso a uno spazio personale sulla piattaforma Altium 365. Puoi caricare e memorizzare i tuoi dati di progettazione nel cloud, e puoi facilmente visualizzare i tuoi progetti tramite il tuo browser web in una piattaforma sicura.

Come Creare una Stima dei Costi di Produzione PCB

A meno che non riceva un lavoro di layout direttamente da un produttore, i miei clienti di solito chiedono se sono un produttore. La mia azienda non produce schede, ma penso sia importante tenere i clienti informati sui costi di produzione per le nuove PCB. Una volta iniziato a raccogliere stime per alcuni dei miei primi progetti, ho iniziato a comprendere meglio i principali fattori che influenzano il costo di produzione delle PCB e come strutturare correttamente una stima comprensiva per i miei clienti.

A meno che non riceva un lavoro di layout direttamente da un produttore, i miei clienti di solito chiedono se sono un produttore. La mia azienda non produce schede, ma penso sia importante tenere i clienti informati sui costi di produzione per le nuove PCB. Una volta iniziato a raccogliere stime per alcuni dei miei primi progetti, ho iniziato a comprendere meglio i principali fattori che influenzano il costo di produzione delle PCB e come strutturare correttamente una stima comprensiva per i miei clienti.

Quali sono i fattori che influenzano la stima dei costi di produzione delle PCB?

Ci sono diversi fattori che influenzano i costi di produzione. In generale, produrre più schede, utilizzare più vie per scheda, usare tracce/vie/fori di montaggio più piccoli e utilizzare più componenti per scheda aumenteranno tutti i costi di produzione. Tuttavia, i costi coinvolti non sono lineari. In altre parole, raddoppiare il numero di schede e componenti non raddoppierà il costo totale di un ordine.

Ci sono alcune ragioni importanti per questo. Ci sono una serie di costi fissi coinvolti in qualsiasi ciclo di produzione, inclusi i costi di attrezzaggio, revisione del progetto, creazione di stencil e altri, a seconda delle tue esigenze. Altri costi sono variabili e vengono determinati su base per scheda. Il costo per scheda può diminuire man mano che la dimensione dell'ordine diminuisce, il che ha meno a che fare con la panelizzazione e più con l'ammortamento dei costi fissi NRE e di attrezzaggio su un intero ciclo di fabbricazione. La stessa idea si applica all'assemblaggio (vedi sotto).

Revisione e Ispezione DFM Pre-Produzione

Alcune fabbriche di produzione PCB offriranno diversi livelli di servizio per quanto riguarda l'ispezione pre-produzione, la revisione del design e dell'ingegneria, e la revisione DFM. Approfittare di una revisione ingegneristica completa può aumentare significativamente il costo per scheda a basso volume poiché comporta un costo fisso aggiuntivo. Da notare che, un certo livello di revisione del design PCB deve avvenire affinché il design possa essere quotato e per assicurarsi che sia effettivamente realizzabile. Se si violano alcune restrizioni di design di base (le distanze di sicurezza sono le più importanti), il vostro progetto potrebbe essere contrassegnato come non offribile fino a quando non correggerete alcuni errori di base.

Quando il vostro design passa attraverso una revisione DFM approfondita, il vostro fabbricante controllerà i vostri file per assicurarsi che il vostro design possa essere prodotto nel loro processo.

Ecco dove il livello di servizio e l'ampiezza di qualsiasi revisione sono molto importanti. A volte, una scelta di progettazione elettricamente corretta e realizzabile non scatenerà una violazione DFM in termini di capacità di fabbricazione, ma può creare il rischio di un difetto di assemblaggio o un fallimento totale del tuo prodotto. Un esempio perfetto sono i pad troppo vicini senza una sufficiente definizione della maschera di saldatura sul pad. Il contrario è possibile anche, dove una scelta di progettazione elettricamente corretta scatena una violazione DFM, eppure la scelta di progettazione era intenzionale. La mia azienda realizza molti progetti che coinvolgono strutture RF e guide d'onda, e a volte riceviamo una notifica di un cortocircuito durante una revisione del progetto PCB o quando eseguiamo i DRC. Assicurati di informarti su cosa comporta questo tipo di revisione e determina quali consegne di progettazione devi fornire prima di aggiungere un servizio di revisione ingegneristica al tuo preventivo. È sempre buona cosa se puoi anticipare queste violazioni DFM intenzionali o non intenzionali e comunicarle con l'ingegnere CAM presso la tua fabbrica di produzione.

Driver del Costo di Fabbricazione PCB

Ecco un breve riassunto di alcuni dei principali driver di costo coinvolti nella fabbricazione. Assicurati di considerare ciascuna di queste aree quando crei una stima del costo di produzione PCB.

Riguardo al numero di schede prodotte, il fattore principale non è tanto il numero di schede, quanto il costo per pannello. Per una piccola serie, il costo per pannello e i costi NRE determineranno il costo per scheda. A volumi elevati, il costo complessivo per scheda diminuisce poiché i costi variabili dominano il costo totale della produzione. Gli altri punti sopra sono solo il punto di partenza per la produzione poiché si concentrano solo sulla fabbricazione della scheda nuda. Bisogna considerare anche i costi di assemblaggio.

Driver dei Costi di Assemblaggio

I driver dei costi coinvolti nell'assemblaggio si riducono ai seguenti:

• Numero di componenti unici: Un maggior numero di componenti unici comporta un costo più elevato, sebbene ordinare componenti in grandi quantità riduca il prezzo per
• Tipo di componenti: L'assemblaggio tutto-SMD può costare fino al ~50% in più rispetto all'assemblaggio through-hole.
• Assemblaggio su doppio lato vs. singolo lato: L'assemblaggio su doppio lato aumenta i costi poiché la tua scheda deve essenzialmente passare due volte sulla linea di assemblaggio.

Passo dei pin sui componenti SMD: Ho visto che qualsiasi premio sui componenti SMD a passo fine varia in base al produttore. Se stai già utilizzando tutto-SMD, alcuni produttori non addebiteranno extra per componenti a passo più fine.

BGAs: L'assemblaggio di componenti BGA su singolo lato o su doppio lato può costare circa il 20% in più rispetto ad altri componenti SMD, il che si aggiunge a qualsiasi premio già addebitato per l'assemblaggio su doppio lato. I BGA con passo più fine al di sotto di un certo limite potrebbero comportare costi aggiuntivi, a seconda delle capacità di fabbricazione e assemblaggio.

IPC 6012/IPC-A-600 Classe 3: La produzione e l'assemblaggio fino alla classe IPC-A-600 Classe 3 possono comportare costi significativamente più elevati, sebbene la qualità del prodotto finale sarà molto più alta. I costi sono anche maggiori a causa delle ispezioni aggiuntive richieste per verificare la conformità alle specifiche di prestazione e ispezione più elevate imposte sui prodotti di Classe 3.

Conformità ITAR: Se lavori negli Stati Uniti, il tuo progetto potrebbe dover essere conforme all'ITAR. I PCB finiti dovranno aderire ai requisiti ITAR relativi all'integrità dei dati, all'integrità del PCB e alla spedizione. Questi costi vengono trasferiti a te come progettista.

A meno che l'assemblaggio non venga fatto a mano, i costi di assemblaggio non aumenteranno sempre linearmente con il numero di schede. In altre parole, con l'assemblaggio automatizzato, raddoppiare il numero di schede non raddoppia sempre il costo di assemblaggio. Parte del costo di assemblaggio va nella programmazione delle macchine, mentre il resto copre effettivamente il tempo macchina.

I costi dei componenti seguono una struttura simile. Quando ordini più componenti, potresti raggiungere una nuova fascia di prezzo con il tuo distributore di componenti dove il costo per componente diminuisce. Questo è uno dei motivi per cui è meglio acquistare da un unico distributore piuttosto che mescolare e abbinare più distributori.

Produzione Oltremare vs. Locale

Viviamo in un ambiente globalizzato, e non è mai stato così facile esternalizzare la fabbricazione e/o l'assemblaggio in una regione con costi del lavoro inferiori. La scelta di farlo dipende dal volume di produzione, dal livello di servizio richiesto, dal rischio coinvolto nell'esporre un progetto all'estero, dai tempi di consegna richiesti e dai potenziali risparmi sui costi.

Per i progetti di base che sono stati accuratamente qualificati, ho scoperto che i produttori cinesi possono fare un buon lavoro, anche se ti fanno pagare extra per piccole aggiunte all'ordine (ad esempio, certe caratteristiche della serigrafia, test, colore della maschera di saldatura). Ho avuto clienti che mi hanno raccontato storie da incubo in cui il design che avevano inviato non assomigliava affatto al prodotto ricevuto; apparentemente il produttore aveva apportato molte modifiche al design per ridurre i costi il più possibile, poi si sono intascati la differenza. Ci sono anche preoccupazioni relative alla proprietà intellettuale, e il rischio di esporre i dati di progettazione a una parte straniera potrebbe essere inaccettabilmente alto. Per i progetti mil-areo negli Stati Uniti, le restrizioni di controllo all'esportazione (EAR) e i requisiti ITAR limiteranno la tua capacità di esternalizzare la fabbricazione e spedire all'estero; restrizioni simili si applicano in Canada e in Europa.

Ci sono alcuni veri vantaggi nel restare locali, anche se il costo è maggiore. Preferisco i produttori locali perché mi danno più controllo su tutto il processo, specialmente per la prototipazione o la produzione a basso volume. Potrei finire per pagare di più per unità a basso volume, ma io e i miei clienti siamo disposti a pagare per il livello extra di servizio, reattività e sicurezza nel sapere che i nostri progetti non verranno rubati. Se sei disposto ad accettare il rischio di andare all'estero per la fabbricazione, potresti lavorare con un produttore su contratto (CM) che utilizza una fabbrica qualificata all'estero e assembla localmente. Per progetti più avanzati, o se il design richiede alcuni specifici test/ispezioni, preferirei usare un produttore locale poiché posso sempre parlare direttamente con qualcuno al telefono.

In termini di costo, il prezzo per unità di una scheda prodotta localmente (negli Stati Uniti) può essere fino a 5 volte superiore rispetto al prezzo della stessa scheda prodotta all'estero con gli stessi tempi di consegna. L'assemblaggio è un'altra questione del tutto, poiché non tutti i produttori offrono l'assemblaggio in loco, e sarà necessario ottenere un preventivo da un'azienda di assemblaggio. Spedire le tue schede dal tuo produttore al tuo assemblatore aumenta anche i tuoi tempi di consegna, il che aggiunge costi intangibili al tuo nuovo prodotto.

Fai attenzione prima di inviare il tuo progetto all'estero per la produzione e considera attentamente i rischi.

Test, Ispezione e Qualificazione

Il collaudo e l'ispezione sono due attività importanti che devono essere eseguite anche quando viene prodotto un nuovo circuito stampato. La produzione e l'ispezione fino alla Classe 3 IPC-A-600 costano più della Classe 2 o della Classe 1; lo stesso vale per altri standard e classi pertinenti. Potresti anche dover produrre secondo un insieme specifico di standard industriali, come IPC-13485, NADCAP o AS9100, ma è difficile fare affermazioni generalizzate riguardo ai costi con questi produttori. La qualificazione agli standard UL o ad altri standard industriali specifici comporta normalmente un costo aggiuntivo e non sarà disponibile da ogni produttore. Qui è dove i diversi produttori possono avere grandi differenze nelle capacità, che determineranno i costi coinvolti nel collaudo, nell'ispezione e nella qualificazione. Assicurati di tenere conto di questi punti quando richiedi preventivi ai produttori.

Ultimo ma non meno importante: i Componenti!

Con tutto questo discorso sui costi di fabbricazione e assemblaggio, è facile dimenticare i costi per i componenti effettivi. Nell'ambiente odierno di carenze di semiconduttori, tutte le grandi aziende EMS stanno passando da un modello di catena di fornitura just-in-time a just-in-case. Ciò significa che i progettisti devono svolgere un ruolo nella gestione del rischio eseguendo attività di approvvigionamento all'inizio della progettazione, non alla fine di essa.

Questo non è necessariamente un fattore che incide sui costi di fabbricazione o assemblaggio, ma può creare la necessità di una riprogettazione quando si scopre improvvisamente che i componenti critici sono esauriti.

1. Identificare precocemente i componenti critici con poche o nessuna alternativa e poi procurarsi le scorte minime richieste.
2. Ideale, invece del punto #1, utilizzare componenti che hanno alcune sostituzioni disponibili (idealmente compatibili al pin) e pianificare di procurarsi le quantità richieste prima della produzione.
3. Per parti speciali con cui si tratterà direttamente con un produttore, definire i requisiti all'inizio della progettazione e effettuare un ordine con il produttore del componente in anticipo. I tempi di consegna potrebbero essere lunghi, ma avrete parti in transito prima di terminare la progettazione.

Se fai parte di un ufficio di servizi o di una grande azienda di ingegneria, assicurati di tenere conto di questi punti all'inizio del processo di progettazione. Potrebbe essere necessario un certo impegno da parte dei clienti, ma fissare questi requisiti in anticipo aiuta a eliminare molti rischi e aumenti di costo prima di procedere alla produzione

Quando stai costruendo un nuovo PCB, Altium Designer^® ti offre gli strumenti necessari per creare prodotti che includono funzionalità avanzate rispettando al contempo i requisiti DFM del tuo produttore. Sarai anche in grado di generare rapidamente consegne e documentazione che aiutano a garantire una stima accurata dei costi di produzione del PCB. Quando sei pronto per rilasciare il tuo progetto per una revisione del design del PCB, puoi utilizzare la piattaforma Altium 365 per condividere i dati di progettazione con il tuo produttore e arrivare rapidamente sul mercato.

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La produzione di PCB è uno degli ultimi passaggi nel portare il tuo prodotto sul mercato, eppure i moderni processi di produzione di PCB impongono importanti vincoli di affidabilità e fabbricabilità ai progettisti. I progettisti di PCB dovrebbero comprendere come le capacità del loro fabbricatore e assemblatore determineranno le opzioni di design disponibili. Comprendere questi aspetti di un layout di PCB all'inizio del processo di progettazione aiuterà i progettisti a garantire un'alta resa, qualità e affidabilità.

Questo e-book offrirà approfondimenti più dettagliati sul processo di produzione dei PCB, che vanno dai materiali utilizzati in una scheda nuda a importanti considerazioni di design for manufacturing (DFM). Gli argomenti trattati includono:

• Una breve panoramica del processo di ingegneria front-end nella fabbricazione dei PCB
• Come le tue scelte di progettazione e le esigenze di fabbricazione influenzano i costi
• Cosa cercano i produttori in una revisione DFM
• L'importanza dei marcatori fiduciali
• Cosa includere nelle note di fabbricazione dei PCB

Clicca sul PDF sopra per leggere di più sulla moderna fabbricazione dei PCB e navigare nel processo di produzione.

Questo è un e-book in due parti. La parte 1 include:

Ingegneria Front-End di un Prodotto PCB di Kella Knack
Come Confrontare i Servizi di Fabbricazione PCB per la Tua Scheda di Zach Peterson
Come Creare una Stima dei Costi di Fabbricazione PCB di Zach Peterson

Scarica la seconda parte di questo e-book qui.