Báo cáo Đánh giá Thiết kế PCB cho Sản xuất

Một trong những blog trước của tôi đã nói về Yếu tố Ảnh hưởng đến Chi phí PWB. Điều cần thiết cho Chuỗi Giá trị Bảng mạch in (PWB) là phương pháp dự đoán chi phí sản xuất cho bảng mạch in (PCB) cơ bản, cũng như chi phí lắp ráp PCB và kiểm tra lắp ráp PCB. Với những công cụ này và các chỉ số mật độ dây dẫn, có thể thực hiện các sự đánh đổi ngay từ đầu trong đời sản phẩm. Nhiều người gọi đây là Thiết kế cho Sản xuất và Lắp ráp, tôi gọi nó là Bảng Điểm DFM bởi vì đó là cái tên mà người tạo ra nó, Tucker Garrison, đã gọi. Với hai Bảng Điểm DFM mà tôi sẽ trình bày ở đây, có thể đưa ra ước lượng chính xác về chi phí của một thiết kế đề xuất. Được đặt vào bảng tính, đây trở thành công cụ mạnh mẽ để chọn các thông số PCB, và hy vọng, để tối ưu hóa một thiết kế.

Bảng Điểm Báo cáo Thiết kế cho Sản xuất (DFM)

Bảng Điểm Sản xuất

Bảng điểm sản xuất là một ma trận do nhà sản xuất PWB cung cấp liên quan đến các lựa chọn thiết kế trên một PWB với các điểm thiết kế. Những điểm này dựa trên giá thực tế mà nhà sản xuất sẽ tính phí cho những tính năng này.

Các yếu tố điển hình mà nhà sản xuất PWB sử dụng để định giá một bảng mạch in bao gồm:

• Kích thước bảng mạch và số lượng vừa với một tấm

• Số lớp

• Vật liệu chế tạo

• Độ rộng dấu vết và khoảng cách

• Tổng số lỗ

• Đường kính lỗ nhỏ nhất

• Lớp mặt nạ hàn và ký hiệu linh kiện

• Lớp phủ kim loại cuối cùng

• Các kết nối cạnh mạ vàng

• Các tính năng đặc biệt của thiết kế, v.v.

Sau khi nhà sản xuất PWB thu thập các yếu tố ảnh hưởng đến giá cả của mình, họ tổng hợp các chi phí này và chuẩn hóa các con số với số lượng nhỏ nhất khác không. Bảng điểm sẽ trông như Hình 1.

Hình 1. Ví dụ về bảng điểm thiết kế sản xuất của một công ty. [1]

Bảng Điểm Lắp Ráp

Các chỉ số của "sự đánh đổi" trong lắp ráp PCB liên quan đến các yếu tố của quy trình, lựa chọn linh kiện, và giá cả lắp ráp-thử nghiệm. Hiệu suất và công việc sửa chữa được tính vào các điểm của Bảng Điểm Lắp Ráp. Tổng điểm cung cấp một ước lượng về giá cả tương đối của việc lắp ráp và thử nghiệm.

Bảng điểm lắp ráp PCB là một ma trận được cung cấp bởi nhà lắp ráp PCB. Nó liên quan đến các lựa chọn lắp ráp và kiểm tra quy trình khác nhau mà nhà lắp ráp cung cấp, cùng với các kích cỡ, hướng, độ phức tạp và chất lượng đã biết của các linh kiện, với chi phí cung cấp cho những lựa chọn thiết kế này. Các yếu tố điển hình ảnh hưởng đến chi phí lắp ráp PCB bao gồm:

• Lắp ráp một lần hoặc hai lần bằng IR reflow

• Quy trình hàn sóng

• Đặt linh kiện thủ công hoặc tự động

• Linh kiện hình dạng lạ

• Mức độ chất lượng linh kiện

• Vị trí đặt kết nối

• Phạm vi kiểm tra

• Khả năng chẩn đoán khi kiểm tra

• Kiểm tra căng thẳng lắp ráp

• Tính tương thích của thiết bị sửa chữa

Bằng cách thu thập tất cả chi phí liên quan đến lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa, sau đó chuẩn hóa những chi phí này với giá trị nhỏ nhất không bằng không, một ma trận như được hiển thị trong Hình 2 có thể được tạo ra.

Bảng Điểm Lắp Ráp SMT: Bảng Điểm Lắp Ráp của IBM [2] gồm 10 yếu tố đánh đổi trong lắp ráp được hiển thị trong Hình 2. Bảng điểm này là kết quả của công việc của nhiều kỹ sư lắp ráp PCB với sự giúp đỡ của bộ phận kế toán. Bảng điểm này có 10 yếu tố với số điểm dao động từ không đến ba mươi lăm. Tổng số điểm có thể ảnh hưởng đến giá từ mức giảm giá 30% đến phạt 30%. Ma trận trong Hình 2 được lấy từ cơ sở lắp ráp điện tử trước đây của IBM-Austin, biểu đồ minh họa các đánh đổi về điểm giá của IBM.

Bảng điểm đã được giới thiệu vào đầu những năm 1990; trong vòng hai năm sử dụng bảng điểm, điểm số của điểm lắp ráp trung bình khoảng 75 thay vì 50 như trước đây, với phân phối Gauss của nó. Hãy nhớ, điểm số cao hơn chỉ ra khả năng sản xuất cao hơn. Điều này đã tạo ra một tác động lớn trong việc giảm chi phí của nhiều bộ phận được xử lý bởi cơ sở. Tác động này có thể thấy trong Hình 3. Điểm số không còn được phân phối bình thường, nhưng Nhóm Dự án đã tập trung thiết kế để tận dụng các khoản giảm giá. Sự hiển thị của các ảnh hưởng chi phí từ các lựa chọn thiết kế khác nhau, được cung cấp cho nhà thiết kế trong giai đoạn bố trí, cho phép nhà thiết kế kiểm tra khả năng sản xuất PCB hoặc khả năng sản xuất trong khi họ vẫn có thể thực hiện thay đổi thiết kế kịp thời. Hầu hết thời gian, phản hồi về khả năng sản xuất bị trì hoãn cho đến khi sản xuất hàng loạt khi thay đổi thiết kế không còn khả thi!

Để biết thêm chi tiết và ví dụ bổ sung, hãy đọc Chương 18, “Lập kế hoạch cho Thiết kế, Chế tạo và Lắp ráp” trong PRINTED CIRCUIT HANDBOOK-Sixth hoặc Seventh Edition do Clyde F. Coombs, Jr. và Happy Holden (2016) biên tập.

Hình 2. Bảng Điểm Thiết kế Lắp ráp của IBM [2]

Hình 3. Cải thiện trong điểm số khả năng sản xuất nhờ sử dụng Bảng Điểm Lắp ráp. [2]

Bạn có muốn tìm hiểu thêm về cách Altium có thể giúp bạn với thiết kế PCB tiếp theo của mình hoặc có câu hỏi về phần mềm thiết kế PCB của chúng tôi không? Nói chuyện với chuyên gia tại Altium hoặc tiếp tục đọc về phần mềm tốt nhất cho thiết kế PCB và hướng dẫn về khả năng sản xuất.

Tham khảo:

1. Holden, H.T., “DỰ ĐOÁN SỰ ĐỔI CHIẾU GIỮA CHI PHÍ TRONG THIẾT KẾ CHO SẢN XUẤT” Hội nghị Quốc tế về Gắn Bề Mặt, Tháng 9 năm 1995, trang 659-665

2. Hume, H.; Komm, R.; và Garrison, T., IBM, "Báo cáo Đánh giá Thiết kế: Một Phương pháp để Đo lường Thiết kế cho Khả năng Sản xuất", Hội nghị Quốc tế về Gắn Bề Mặt, Tháng 9 năm 1992, trang 986-991