プロトタイプPCBアセンブリ(PCBA)のリスクを取り除く

Dave Young
|  投稿日 May 28, 2020  |  更新日 October 23, 2020
PCB組立(PCBA)およびサプライチェーン管理

Rev Aの設計を磨き上げ、初めてのPCBを基板製造業者に発注するときに感じる特別な感覚があります。デザイナーたちはおそらくその感覚と引き換えに何も望まないでしょうが、不安を少しでも和らげることができれば、それは歓迎される変化になるでしょう。ここには、仕事後のバーへの訪問よりも神経を落ち着かせるのに効果的であり、エラーを防ぐのに無限に効果的なレビューステップがあります。

製造とPCB組立(PCBA)サービスを発注する準備ができたときに、ターンアラウンドタイムを短縮するためにできることがいくつかあります。サプライチェーンに入り、DFM/DFAを早期に確実にすることが重要であり、開発中にこれらの点を真剣に受け止めることで、設計レビュータイムと組立/製造時間を短縮できます。これらの点に注意を払うことで、PCBAの不必要な再設計もいくつか排除できます。

部品がなければ、基板もなし。

かつて時折イライラする忍耐と計画の教訓であったサプライチェーン管理は、プロトタイプレベルでも重要な設計パラメーターとなっています。数百万ドルの開発プロジェクトが、たった10個の微細なマイクロコントローラーが見つからずに1週間遅れることほど悪いことはありません。これらのマイクロコントローラーの価値は1つ2ドルに過ぎません。

PCBA用の一般的な受動部品、ダイオード/LED、または一般的なICは、交換が容易であり、おそらく大きなPCBレイアウトの変更を必要としないでしょう。利用できないマイクロコントローラー、FPGA、特殊SoC、その他の特殊コンポーネントのようなものは、PCBAのほぼ全面的な再設計を強いる可能性があります。製造のために注文を出す前に、早期にコンポーネントの入手可能性とリードタイムを常に確認するべきです。設計ツールの検索機能は、ここで大きな役割を果たし、PCBを製造する前に、調達データやコンポーネントのシンボル/フットプリントを見つけるのに役立ちます。

これを軽減する最良の方法は、回路図が完成したらすぐにすべての部品のプロトタイプ数量を注文することです。確かに、誰もが不足時にスマウグが「一枚のコイン」でさえ手放すことを拒むように部品の山を欲しがる収集家になりたいとは思いませんが、私たちが話しているのはほんの一握りの部品です。ボードが組み立てられる時点で設計から外された部品の4分の1を無駄にする失望は、ファームウェアエンジニアがハードウェアがないときに時間を無駄にすることを知ることと比べものになりません。迅速なメモ:各部品のMSL(湿度感受性レベル)の評価を確認することも重要です。契約メーカーは、SMTリフローのためにボードに部品を配置する前に部品を焼く必要があるかもしれません。

待機中の画像

供給チェーンを早期に見ることで、PCB組立(PCBA)の生産時間を短縮します。

デザインレビューは楽しい!

ほとんどのエンジニアは、デザインレビューについて2つのことを認識しています:それらはRev Aリリースに必要であり、レビューを完了することは、同僚に大きなお願いをすることができます。しかし、レビュアーにとって余分な苦労を伴う必要はありません。何事も、お金と競争を加えることでより楽しいものにすることができます!例えば、デザイナーは見つかったミスに対してレビュアーに支払う必要があるかもしれません。ボードのリビジョンを引き起こす可能性がある重大なミスについては1つにつき20ドル、重大でないミスについては2ドルが妥当でしょう。デザイナーが残ったものを保持できるように、会社に200ドルの予算を出してもらい、デザインの卓越性を奨励し、健全な競争を促進することもできます。

設計レビューチェックリストを完了させるには、サードパーティプログラムでガーバーファイルを確認することが欠かせません。これは、基板製造業者がファイルを検査するのと同等の作業です。99.99%のエラーは設計および/または構成のエラーですが、すべてのeCADパッケージが何らかのエラーを出したことがあるため、5分間のチェックは価値があります。例えば、GerbVは無料のオープンソースツールで、設計者が各レイヤーを個別に、そして一緒に、設計エラーやCAM出力エラーから生じる可能性のある不審な点を確認することを可能にします。

拡大鏡を見る調査員

 

ペーパードール

PCBA設計の究極の目標がコンピュータから離れて実世界で何かを構築することであることを思い出して、機械的な部分をダブルチェックする簡単で迅速な方法があります:ペーパードールです!Tara Dunnがこちらで議論しているように、フレックスPCBやリジッドフレックスPCBの寸法を確認するだけでなく、プリントにフットプリントを含めて、パッドがちょうど正しい場所にあることを確認するために、ページ上にコンポーネントを配置することもできます。BGAsやLGAsも、印刷可能な透明フィルムがあれば同じ方法でテストできます。もしかすると、最後の透明シートを使うことができ、誰も次の会議で恐ろしいオーバーヘッドプロジェクターを出すことを誘惑されないかもしれません。

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心地よい期待感

これらのステップは、注文後の不安感を、基板が戻ってくることへの期待感に変えるのに役立ちます。ファブに基板をリリースするのがどんなに気持ちがいいか、デザイナーがそれが動作することを知っているときはさらに良いものです。楽しい設計(そしてレビュー)を!

楽しそうな人々のグループ、女性と男性

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Altium 365上のAltium Designerは、これまでソフトウェア開発の世界に限定されていた前例のないレベルの統合を電子業界に提供し、設計者が自宅で作業し、前例のない効率性を達成することを可能にします。

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筆者について

筆者について

Dave's experience is centered around taking an idea through design, prototype, and manufacturing stages while improving the quality and reducing costs of designs; often times during exciting high pressure, time-critical situations. Focusing on analog circuitry, he has spent my technical career learning, applying, and teaching electronics wherever possible.

Dave also co-founded BlueStamp Engineering (BSE) to help educate high school students by supplementing traditional education with hands-on learning. BSE is a summer program where students build prototypes that they find interesting while meeting many professionals from the engineering and entrepreneurial field.

Dave looks forward to applying his love of engineering to roles that not only involve technology, but also the people behind making things happen.

Specialties: Product definition, System design, Analog hardware design, PCB design, and Electronics manufacturing

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