Relatórios de Avaliação de Design de PCB para Fabricação

Um dos meus primeiros BLOGs falava sobre Drivers de Custo de PWB. O que é necessário para a Cadeia de Valor do circuito impresso (PWB) é um método de prever o custo de fabricação do substrato da placa de circuito impresso (PCB), bem como o custo de montagem da PCB e teste de montagem da PCB. Com essas ferramentas e as métricas de densidade de fiação, compensações podem ser realizadas no início da vida do produto. Muitos chamam isso de Design para Fabricação e Montagem, eu chamo de Cartões de Nota DFM porque foi assim que o seu criador, Tucker Garrison, chamou. Com os dois Cartões de Nota DFM que vou detalhar aqui, pode-se fazer uma estimativa precisa do custo de um design proposto. Colocados em planilhas, isso forma uma ferramenta poderosa para selecionar parâmetros de PCB e, esperançosamente, para otimizar um design.

Cartões de Nota do Design Para Fabricação (DFM)

Cartão de Nota de Fabricação

O cartão de nota de fabricação é uma matriz fornecida por um fabricante de PWB que relaciona as várias escolhas de design em um PWB a pontos de design. Esses pontos são baseados nos preços reais que um fabricante cobrará por esses recursos.

Fatores típicos que os fabricantes de PWB usam para precificar uma placa de circuito impresso são:

• Tamanho da placa e número que cabe em um painel

• Número de camadas

• Material de construção

• Larguras de trilha e espaço

• Número total de furos

• Diâmetro do menor furo

• Máscara de solda e legendas de componentes

• Metalização ou acabamento final

• Conectores de borda banhados a ouro

• Recursos específicos do design, etc.

Uma vez que o fabricante de PWB coletou os fatores que influenciam seus preços, ele reúne esses custos e normaliza as figuras com o menor valor não zero. O boletim de notas pareceria com a Figura 1.

Figura 1. Exemplo do boletim de notas de design de fabricação de uma empresa. [1]

Boletim de Notas de Montagem

As métricas de "compensações" de montagem de PCB relacionam fatores de processo, seleção de componentes e preços de teste para montagem. Rendimentos e retrabalhos são considerados nos pontos do Boletim de Notas de Montagem. O total de pontos fornece uma estimativa dos preços relativos de montagem e teste.

O boletim de montagem de PCB é uma matriz fornecida pelo montador de PCB. Ela relaciona várias escolhas de montagem e teste de processo que o montador oferece, juntamente com vários tamanhos de componentes, orientações, complexidade e qualidade conhecida, aos custos de prover essas escolhas de design. Fatores típicos que afetam os custos de montagem de PCB são:

• Refluxo IR de uma ou duas passagens

• Processo de solda por onda

• Colocação de peças manual ou automática

• Peças de formatos estranhos

• Nível de qualidade da peça

• Colocação de conectores

• Cobertura de teste

• Diagnosticabilidade do teste

• Teste de estresse de montagem

• Compatibilidade com equipamento de reparo

Ao coletar todos os custos associados à montagem, teste e reparo e, em seguida, normalizando esses custos com o menor valor não zero, pode-se produzir uma matriz como mostrado na Figura 2.

Boletim de Montagem SMT: Os 10 fatores de compensação de montagem do Boletim de Montagem da IBM [2] são mostrados na Figura 2. O boletim foi o trabalho de muitos engenheiros de montagem de PCB com a ajuda do departamento de contabilidade. Este boletim tem 10 fatores que variam em pontos de zero a trinta e cinco. Os pontos totais podem afetar os preços de um desconto de 30% a uma penalidade de 30%. A matriz na Figura 2 é da antiga instalação de montagem eletrônica da IBM-Austin, o gráfico ilustra as compensações de ponto de preço da IBM.

O boletim de avaliação foi introduzido no início dos anos 1990; dentro de dois anos de uso do boletim de avaliação, os pontos de montagem tinham uma média de cerca de 75, em vez dos 50 anteriores, com sua distribuição Gaussiana. Lembre-se, pontuações mais altas indicam maior producibilidade. Isso teve um grande efeito na redução dos custos de muitas das montagens processadas pela instalação. Esse efeito pode ser visto na Figura 3. As pontuações não são mais distribuídas normalmente, mas a equipe do projeto focou os designs para aproveitar os descontos. A visibilidade das implementações de custo de diferentes escolhas de design, fornecida a um designer durante a fase de layout, permite que o designer verifique a fabricabilidade ou producibilidade da PCB enquanto ainda podem fazer alterações de design em tempo hábil. Na maioria das vezes, o feedback sobre fabricabilidade é atrasado até a produção em volume, quando as alterações de design já não são mais possíveis!

Para mais detalhes e exemplos adicionais, leia o Capítulo 18, “Planejamento para Design, Fabricação e Montagem” no MANUAL DE CIRCUITO IMPRESSO da McGraw-Hill - Sexta ou Sétima Edição editado por Clyde F. Coombs, Jr. e Happy Holden (2016).

Figura 2. Boletim de Avaliação de Design de Montagem da IBM [2]

Figura 3. Melhoria nas pontuações de producibilidade como resultado do uso do Boletim de Avaliação de Montagem. [2]

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Referências:

1. Holden, H.T., “PREDICTING COST TRADEOFFS IN DESIGN FOR MANUFACTURING” Conferência Internacional de Montagem Superficial, setembro de 1995, pp 659-665

2. Hume, H.; Komm, R.; e Garrison, T., IBM, "Design Report Card: A Method for Measuring Design for Manufacturability", Conferência Internacional de Montagem Superficial, setembro de 1992, pp 986-991