PCB製造用設計レポートカード

以前のブログでPWBコストドライバーについて話しました。プリント配線板（PWB）の価値提供チェーンに必要なのは、プリント回路基板（PCB）基板の製造コストと、PCB組立およびPCB組立テストのコストを予測する方法です。これらのツールと配線密度メトリクスを使用して、製品の初期段階でトレードオフを実行できます。多くの人がこれを製造と組立のための設計と呼びますが、私はそれをDFMレポートカードと呼んでいます。なぜなら、その創設者であるタッカー・ギャリソンがそう呼んだからです。ここで概説する2つのDFMレポートカードを使用すると、提案された設計のコストを正確に見積もることができます。スプレッドシートに入れることで、PCBパラメーターを選択し、できれば設計を最適化するための強力なツールとなります。

製造のための設計（DFM）レポートカード

製造レポートカード

製造レポートカードは、PWB製造業者が提供する行列で、PWBのさまざまな設計選択を設計ポイントに関連付けます。これらのポイントは、製造業者がこれらの機能に対して請求する実際の価格に基づいています。

PWB製造業者がプリント配線板の価格を決定するために使用する典型的な要因は次のとおりです：

• ボードのサイズとパネルに収まる数

• レイヤーの数

• 構造材料

• トレースとスペースの幅

• 穴の総数

• 最小穴径

• はんだマスクとコンポーネントの凡例

• 最終金属化または仕上げ

• 金メッキされたエッジコネクタ

• 設計固有の機能など

PWB製造業者が価格に影響を与える要因を収集した後、これらのコストを収集し、最小の非ゼロ量で数値を正規化します。レポートカードは図1のようになります。

図1. ある会社の製造設計レポートカードの例。[1]

組立レポートカード

PCB組立の「トレードオフ」の指標は、プロセス、コンポーネント選択、および組立価格へのテストの要因に関連します。収率と再作業は、組立レポートカードのポイントに考慮されます。ポイント合計は、組立およびテストの相対的な価格の推定を提供します。

PCB組立レポートカードは、PCBアセンブラーが提供するマトリックスです。これは、アセンブラーが提供するさまざまなプロセス組立およびテスト選択と、さまざまなコンポーネントのサイズ、向き、複雑さ、既知の品質を、これらの設計選択の提供コストに関連付けます。PCB組立コストに影響を与える典型的な要因は、

• 一回通しまたは二回通しのIRリフロー

• ウェーブはんだプロセス

• 手動または自動部品配置

• 奇形部品

• 部品品質レベル

• コネクタ配置

• テストカバレッジ

• テスト診断可能性

• 組立ストレステスト

• 修理機器の互換性

組立、テスト、修理に関連するすべてのコストを集め、それらのコストを最小の非ゼロ値で正規化することにより、図2に示すようなマトリックスを作成することができます。

SMT組立レポートカード：IBM組立レポートカードの[2] 10の組立トレードオフ要因は図2に示されています。このレポートカードは、多くのPCB組立エンジニアと会計部門の助けを借りて作成されました。このレポートカードには、ゼロから35までのポイントで範囲が設定された10の要因があります。合計ポイントは、30％の割引から30％のペナルティまで価格に影響を与えることができます。図2のマトリックスは、以前のIBMオースティンの電子組立施設からのもので、グラフはIBMの価格ポイントのトレードオフを示しています。

レポートカードは1990年代初頭に導入されました。レポートカードを使用し始めて2年以内に、組み立てポイントのスコアは以前の50から平均で75にまで上昇し、そのガウス分布から変化しました。高いスコアはより高い生産性を示します。これは、施設で処理された多くの組み立てのコストを削減する上で大きな効果をもたらしました。この効果は図3で見ることができます。スコアはもはや正規分布していませんが、プロジェクトチームは割引を活用するように設計に焦点を当てています。設計の異なる選択肢のコスト実装の可視性が、レイアウト段階で設計者に提供されることで、設計者はまだタイムリーに設計変更を行うことができる間に、PCBの製造可能性や生産性をチェックすることができます。ほとんどの場合、製造可能性のフィードバックは、設計変更がもはや不可能になる量産時まで遅れます！

詳細と追加の例については、Clyde F. Coombs, Jr.とHappy Holdenによって編集されたMcGraw-HillのPRINTED CIRCUIT HANDBOOK-第6版または第7版の第18章「設計、製造、および組み立ての計画」を読んでください。

図2. IBMの組み立て設計レポートカード [2]

図3. 組み立てレポートカードの使用による生産性スコアの改善。 [2]

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参考文献:

1. Holden, H.T., 「製造のための設計におけるコストトレードオフの予測」Surface Mount International Conference, 1995年9月, pp 659-665

2. Hume, H.; Komm, R.; Garrison, T., IBM, "Design Report Card: 製造のための設計を測定する方法", Surface Mount International Conference, 1992年9月, pp 986-991