Raporty oceniające projekt PCB pod kątem produkcji

Jeden z moich wcześniejszych BLOGów mówił o Czynnikach wpływających na koszt PWB. To, co jest wymagane w łańcuchu dostaw wartości płyty drukowanej (PWB), to metoda przewidywania kosztów fabrykacji podłoża płyty obwodu drukowanego (PCB), jak również kosztów montażu PCB i testowania montażu PCB. Dzięki tym narzędziom oraz metrykom gęstości okablowania, kompromisy mogą być dokonywane na wczesnym etapie życia produktu. Wiele osób nazywa to Projektowanie z myślą o produkcji i montażu, ja nazywam to Kartami Oceny DFM, ponieważ tak nazwał to jego twórca, Tucker Garrison. Z dwoma Kartami Oceny DFM, które tutaj przedstawię, można dokonać dokładnej oceny kosztów proponowanego projektu. Umieszczone w arkuszach kalkulacyjnych, stanowią one potężne narzędzie do wyboru parametrów PCB i, miejmy nadzieję, do optymalizacji projektu.

Karty Oceny Projektowania dla Produkcji (DFM)

Karta Oceny Fabrykacji

Karta oceny fabrykacji to macierz dostarczana przez producenta PWB, która odnosi różne wybory projektowe na PWB do punktów projektowych. Punkty te są oparte na rzeczywistych cenach, jakie producent będzie pobierał za te cechy.

Typowe czynniki, których producenci PWB używają do wyceny płyty drukowanej, to:

• Rozmiar płytki i liczba, która mieści się na panelu

• Liczba warstw

• Materiał konstrukcyjny

• Szerokości ścieżek i odstępów

• Całkowita liczba otworów

• Średnica najmniejszego otworu

• Maska lutownicza i legendy komponentów

• Ostateczna metalizacja lub wykończenie

• Złocenie złączy krawędziowych

• Cechy specyficzne dla projektu, itp.

Gdy producent PWB zbierze czynniki wpływające na jego ceny, sumuje te koszty i normalizuje wartości do najmniejszej niezerowej kwoty. Karta ocen wyglądałaby jak na Rysunku 1.

Rysunek 1. Przykład karty oceny projektu fabrykacji jednej firmy. [1]

Karta Oceny Montażu

Metryki "kompromisów" montażu PCB odnoszą się do czynników procesu, wyboru komponentów i cen montażu do testów. W kartę oceny montażu wliczane są wydajność i prace naprawcze. Suma punktów daje szacunkową ocenę względnych cen montażu i testów.

Raport oceny montażu PCB to macierz dostarczana przez montażystę PCB. Odnosi się ona do różnych wyborów dotyczących procesu montażu i testowania, które oferuje montażysta, wraz z różnymi rozmiarami komponentów, orientacjami, złożonością i znaną jakością, do kosztów związanych z tymi wyborami projektowymi. Typowe czynniki wpływające na koszty montażu PCB to:

• Jednoprzebiegowe lub dwuprzebiegowe przepływanie podczerwieni

• Proces lutowania falowego

• Ręczne lub automatyczne umieszczanie części

• Części o nietypowych kształtach

• Poziom jakości części

• Umieszczanie złączy

• Zakres testów

• Diagnozowalność testów

• Testowanie obciążenia montażu

• Zgodność sprzętu naprawczego

Poprzez zebranie wszystkich kosztów związanych z montażem, testowaniem i naprawą, a następnie znormalizowanie tych kosztów najmniejszą wartością niezerową, można wyprodukować macierz, jak pokazano na Rysunku 2.

Raport z Montażu SMT: Raport z Montażu IBM [2] przedstawia 10 czynników wymiany w montażu, które są pokazane na Rysunku 2. Raport był wynikiem pracy wielu inżynierów zajmujących się montażem PCB przy pomocy działu księgowości. Ten raport ocenia 10 czynników, których punktacja waha się od zera do trzydziestu pięciu. Całkowita liczba punktów może wpłynąć na ceny, od 30% zniżki do 30% kary. Macierz na Rysunku 2 pochodzi z dawnej jednostki montażu elektronicznego IBM-Austin, grafika ilustruje kompromisy cenowe IBM.

Raport ocen został wprowadzony na początku lat 90. W ciągu dwóch lat od użycia raportu ocen, średnie wyniki punktów montażowych osiągnęły około 75 zamiast wcześniejszych 50, przy ich rozkładzie Gaussa. Pamiętajmy, że wyższe wyniki wskazują na większą produkowalność. Miało to duży wpływ na obniżenie kosztów wielu montaży przetwarzanych przez obiekt. Efekt ten można zobaczyć na Rysunku 3. Wyniki nie są już rozłożone normalnie, ale zespół projektowy skupił projekty tak, aby skorzystać z rabatów. Widoczność kosztów implementacji różnych wyborów projektowych, dostarczana projektantowi w fazie układu, pozwala projektantowi sprawdzić produkowalność lub możliwość produkcji PCB, gdy może jeszcze dokonać terminowych zmian w projekcie. Większość czasu informacje zwrotne o produkowalności są opóźnione do momentu produkcji seryjnej, kiedy zmiany w projekcie nie są już możliwe!

Aby uzyskać więcej szczegółów i dodatkowe przykłady, przeczytaj rozdział 18, „Planowanie projektowania, fabrykacji i montażu” w PRINTED CIRCUIT HANDBOOK-Sixth or Seventh Edition wydanym przez McGraw-Hill, redagowanym przez Clyde’a F. Coombsa, Jr. i Happy Holdena (2016).

Rysunek 2. Karta raportu projektowania montażu IBM [2]

Rysunek 3. Poprawa wyników produkowalności w wyniku użycia Karty Raportu Montażu. [2]

Czy chciałbyś dowiedzieć się więcej o tym, jak Altium może pomóc Ci w Twoim kolejnym projekcie PCB lub masz pytania dotyczące naszego oprogramowania do projektowania PCB? Porozmawiaj z ekspertem w Altium lub czytaj dalej o najlepszym oprogramowaniu do projektowania PCB i wytycznych dotyczących produkowalności.

Referencje:

1. Holden, H.T., „PREDICTING COST TRADEOFFS IN DESIGN FOR MANUFACTURING” Surface Mount International Conference, wrzesień 1995, strony 659-665

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