PCB 제조를 위한 설계 보고서 카드

제가 이전에 작성한 블로그 중 하나는 PWB 비용 요인에 대해 이야기했습니다. 인쇄 배선 기판(PWB) 가치 전달 체인에 필요한 것은 인쇄 회로 기판(PCB) 기판의 제작 비용과 PCB 조립 및 PCB 조립 테스트 비용을 예측하는 방법입니다. 이러한 도구와 배선 밀도 지표를 사용하면 제품 수명 초기에 트레이드오프를 수행할 수 있습니다. 많은 사람들이 이를 제조 및 조립을 위한 설계라고 부르지만, 저는 이를 DFM 성적표라고 부릅니다. 왜냐하면 그것이 창시자인 터커 개리슨이 부른 이름이기 때문입니다. 여기서 제가 소개할 두 개의 DFM 성적표를 사용하면 제안된 설계의 비용을 정확하게 추정할 수 있습니다. 스프레드시트에 입력하면 PCB 파라미터를 선택하고, 바라건대, 설계를 최적화하는 강력한 도구가 됩니다.

제조를 위한 설계(DFM) 성적표

제작 성적표

제작 성적표는 PWB 제작업체가 제공하는 행렬로, PWB의 다양한 설계 선택사항을 설계 점수와 연관짓습니다. 이 점수들은 제작업체가 이러한 기능에 대해 청구할 실제 가격을 기반으로 합니다.

PWB 제작업체가 인쇄 배선 기판의 가격을 책정할 때 사용하는 전형적인 요소는 다음과 같습니다:

• 보드 크기 및 패널에 맞는 수

• 층 수

• 구성 재료

• 트레이스 및 공간 폭

• 홀 총 개수

• 가장 작은 홀 지름

• 솔더 마스크 및 구성 요소 범례

• 최종 금속화 또는 마감

• 금도금 가장자리 커넥터

• 디자인 특정 기능 등

일단 PWB 제조업체가 가격에 영향을 미치는 요소를 수집하면, 이러한 비용을 수집하고 가장 작은 비제로(non-zero) 금액으로 수치를 정규화합니다. 성적표는 그림 1과 같습니다.

그림 1. 한 회사의 제작 디자인 성적표 예시. [1]

조립 성적표

PCB 조립 "트레이드오프"의 메트릭은 공정, 구성 요소 선택 및 조립 가격에 대한 테스트 요소와 관련이 있습니다. 수율과 재작업은 조립 성적표의 포인트에 반영됩니다. 포인트 총합은 조립 및 테스트의 상대적 가격을 추정하는 데 제공됩니다.

PCB 조립 보고서 카드는 PCB 조립업체가 제공하는 행렬입니다. 이것은 조립업체가 제공하는 다양한 공정 조립 및 테스트 선택사항과 함께 다양한 구성 요소 크기, 방향, 복잡성 및 알려진 품질을 이러한 설계 선택의 비용과 관련시킵니다. PCB 조립 비용에 영향을 미치는 전형적인 요소는 다음과 같습니다:

• 한 번 또는 두 번의 IR 리플로우

• 웨이브 솔더 공정

• 수동 또는 자동 부품 배치

• 이상한 모양의 부품

• 부품 품질 수준

• 커넥터 배치

• 테스트 커버리지

• 테스트 진단 가능성

• 조립 스트레스 테스팅

• 수리 장비 호환성

조립, 테스트 및 수리와 관련된 모든 비용을 수집한 다음 이러한 비용을 가장 작은 비제로 값으로 정규화하면 그림 2와 같이 표시된 행렬을 생성할 수 있습니다.

SMT 조립 보고서 카드: IBM 조립 보고서 카드의 [2] 10개 조립 트레이드오프 요소는 그림 2에 나타나 있습니다. 이 보고서 카드는 많은 PCB 조립 엔지니어들과 회계 부서의 도움으로 작성되었습니다. 이 보고서 카드에는 0점에서 35점까지의 범위를 가진 10개의 요소가 있습니다. 총 점수는 30% 할인에서 30% 벌금까지 가격에 영향을 줄 수 있습니다. 그림 2의 매트릭스는 전 IBM-Austin의 전자 조립 시설에서 나온 것으로, 그래프는 IBM의 가격 포인트 트레이드오프를 보여줍니다.

리포트 카드는 1990년대 초에 도입되었으며, 리포트 카드 사용 2년 후에는 조립 점수가 평균 50점에서 75점으로 상승했으며, 이는 가우스 분포를 보였습니다. 점수가 높을수록 생산성이 높음을 의미합니다. 이는 시설에서 처리하는 많은 조립품의 비용을 줄이는 데 큰 영향을 미쳤습니다. 이 효과는 그림 3에서 볼 수 있습니다. 점수는 더 이상 정규 분포를 따르지 않지만, 프로젝트 팀은 할인을 활용하기 위해 디자인에 집중했습니다. 레이아웃 단계에서 디자이너에게 제공되는 다양한 디자인 선택의 비용 구현의 가시성은 디자이너가 여전히 시기적절한 디자인 변경을 할 수 있는 동안 PCB 제조 가능성 또는 생산성을 확인할 수 있게 합니다. 대부분의 경우, 제조 가능성 피드백은 디자인 변경이 더 이상 가능하지 않은 대량 생산까지 지연됩니다!

자세한 내용과 추가 예시는 McGraw-Hill의 PRINTED CIRCUIT HANDBOOK-제6판 또는 제7판에서 Clyde F. Coombs, Jr. 및 Happy Holden이 편집한 "디자인, 제작 및 조립을 위한 계획" 18장을 참조하세요.

그림 2. IBM의 조립 디자인 리포트 카드 [2]

그림 3. 조립 리포트 카드 사용 결과로 인한 생산성 점수의 향상. [2]

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참고 문헌:

1. Holden, H.T., “PREDICTING COST TRADEOFFS IN DESIGN FOR MANUFACTURING” Surface Mount International Conference, 1995년 9월, pp 659-665

2. Hume, H.; Komm, R.; Garrison, T., IBM, "Design Report Card: A Method for Measuring Design for Manufacturability", Surface Mount International Conference, 1992년 9월, pp 986-991