スタートアップのためのPCB製造ガイド

プロトタイピングのラウンドを経て、現場での機能テストを複数回実施し、製品がEMCコンプライアンステストに合格しました。次のステップは、プロトタイプを製造に移し、最終的には大量生産へとスケーリングすることです。この非常に重要なステップを踏み出す準備ができたスタートアップは何をすべきでしょうか、そしてこの移行中にリスクをどのように減らすことができるでしょうか？

私たちは常に「メーカーと協力する」と言っていますが、生産への移行をスムーズにするためのシンプルな設計選択と物流ステップがあります。プロトタイプを大量生産に移行する際に何を期待できるか、さらにははるかに高いボリュームでの生産を含む、概要を説明します。市場に出る時が来たら、最小限の再設計と最適化の努力で迅速に生産に入る準備ができていることでしょう。

低ボリュームから高ボリュームへの移行方法

PCB生産の管理は、低ボリュームで生産する場合と高ボリュームで生産する場合とで多少異なります。スタートアップも確立された企業も、この分野では類似のプロセスに従います：

• スタートアップは、設計を確認するために初期に少量のプロトタイプを製造する必要があります
• スタートアップは、製品を完成させ、ユーザーの要求に合わせるために初期設計を反復する必要があります
• 製品は後に大量生産に移行する必要があります
• チームは生産中の調達と物流を管理する必要があります

プロトタイピング

多くのスタートアップが優れているのはプロトタイピングプロセスです。彼らは機能を構築し、製品の機能を選択し、ベンダーを選定するために時間をかけます。これは、間違いから学び、最終的に市場に出る前に製品を完成させるチャンスです。

プロトタイピングと少量生産は、多くの点で大量生産と大きく異なります。以下に要約します。

プロトタイピング/少量	大量
設計はコストと機能の最適化がされていません	設計はコストに高度に最適化されています
単位あたりのコストは非常に高い可能性があります	単位あたりのコストは低い
部品は主要なディストリビューターから供給されます	部品は半導体メーカーとディストリビューターからの割り当てによって供給されます
調達と購入は設計チームによって行われます	調達と購入は設計チームとメーカーの調達チームによって行われる可能性があります
QCはベンダーによって異なります	特定のQCプログラムがfab/assemblyベンダーによって実施される
設計者によるプログラミング/フラッシング	ライン上でのプログラミング/フラッシングまたは事前にプログラムされたコンポーネントが供給される

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大量調達

スタートアップとの仕事での経験から、誰もが当たり前と思っている領域の一つがコンポーネントの調達です。プロトタイプを製造する際、おそらく大手米国のディストリビューターから部品を注文します。必要な部品の数に応じて、これらは注文を満たし、生産の予算を立てるのに役立つ素晴らしいリソースです。

大量生産では、最も重要なコンポーネントのいくつかに対して異なるアプローチが必要になります。場合によっては、ディストリビューターから十分な在庫を調達して大量生産することは決してできません。代わりに、定期的な部品割り当てを得るために直接部品メーカーに行かなければなりません。これが必要になるコンポーネントには以下のものが含まれます：

• ほとんどのプロセッサ（MCU、FPGAなど）
• 互換性のある代替品がないほとんどの特殊ASIC
• モジュールコンポーネント（ブリック型電源、キャステレーションモジュールなど）
• 誘導コンポーネント（カスタムトランス、インダクターなど）
• コネクタ
• 互換性のある代替品がない特殊センサー

上記のリストを見ていただければわかるように、これには受動部品や一部のディスクリート半導体を除くほとんどの部品が含まれています。最近では、これらの受動部品やディスクリート部品が再び余剰状態に戻ることが多く、ディストリビューターから大量に、時には受動部品で約100万単位レベルに達することもあり、調達することができます。

スタートアップとの取り組みの一環として協力した2つの企業は、MicrochipとTexas Instrumentsです。彼らには、月間で大量のコンポーネント割り当てを得るために協力できる営業チームがあります。他の半導体メーカーも、月間や年間の生産目標を達成できるように必要に応じて割り当てを提供できます。

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どこで大量生産すべきか？

私は、低量生産の場合は、地元で生産するか、または近隣国で生産するべきだと強く信じています。最も重要なのは、言語の障壁や時間帯の障壁がないことです。アメリカにいる場合、これはメキシコ、カナダ、またはラテンアメリカの他の地域への近隣諸国への生産を意味するかもしれません。これらの地域で生産を行い、製品の品質に満足し、規模を拡大する準備ができたら、アジアのオフショアオプションを検討して、はるかに高いボリュームを目指すことを考えるかもしれません。

海外で生産できますか？

場合によっては、アジアの製造業者だけが、より高いボリュームで設計を生産するために必要な製造能力を提供できる唯一のグループかもしれません。それらは米国内に存在するかもしれませんが、希望するボリュームやコストの目標をサポートしていない可能性があります。例えば、非常に細い線のHDIデザインや付加製造が必要なデザインがこのケースに当たります。

場合によっては、輸出ライセンスを取得し、ライセンスを持つEMS会社と協力せずに海外で生産することが法律で禁止されていることがあります。アメリカ合衆国では、US Munitions List (USML)に記載されている特定の製品、軍事用途の製品、または軍事用途と民間用途の両方がある商用製品は、部分的または完全に海外への輸出が禁止されています。カナダやヨーロッパにも同様の規制が存在します。これらの場合、地元の遵法製造業者と協力することが求められます。

資格のあるデザインの最適化

プロトタイプとして作成された設計は、量産に移行するときにはほとんど同じ姿をしていることは少ないです。製造に回す前に、通常必要とされる最適化ステップがあります。ヘッダーの削除、テストポイント、テスト回路、小さなビア、使用されていない基板スペースなどの最適化が可能です。これらの点は、高量生産で急速に増加する製品のコスト削減にも役立ちます。

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