Cosa cambia nella revisione DFM tra la Rev A e il Pilot Run

Alla Rev A, una revisione DFM verifica se la scheda può essere effettivamente costruita e alimentata. Nella fase pilota, verifica se la stessa scheda può essere prodotta ripetutamente, in un pannello, su una linea, con componenti che puoi ancora acquistare il mese successivo e testata senza che un ingegnere debba tenere una sonda. La maggior parte delle cose che hai tollerato sul prototipo diventano elementi da correggere prima della fase pilota: pannellizzazione, fiducial, accesso ai test, disponibilità e tolleranze dei componenti.

Con cosa puoi convivere in un prototipo?

Abbastanza, ed è normale così. Una build Rev A esiste per rispondere a domande di progettazione: l’albero di alimentazione si avvia, il firmware comunica con il sensore, il layout regge. Nessuno dovrebbe rimandare il primo spin per ottenere un rendimento di assemblaggio perfetto.

Le cose che vediamo regolarmente passare su un prototipo sono queste. Una scheda spedita come pezzo singolo o come pannello fresato in modo approssimativo, perché tanto qualcuno la posizionerà o la alimenterà a mano. Fiducial mancanti o posizionati troppo vicino al bordo della scheda. Nessun punto di test dedicato, perché l’ingegnere si collegherà a un via o al reoforo di una resistenza. Una BOM con un componente che ha un’unica fonte e un lungo tempo di attesa, perché la quantità è abbastanza piccola da poter essere acquistata dal magazzino di un distributore. Un footprint di connettore che ha avuto bisogno di una lima o di un po’ di persuasione. Serigrafia sopra i pad. Una catena di tolleranze che nessuno ha analizzato, perché l’unica scheda che si adatta è l’unica scheda che esiste.

Ognuna di queste è economica da assorbire in quantità da uno a cinque ed è costosa in quantità cinquanta quando l’attrezzatura e il programma sono già realizzati. Lo scopo della revisione Rev A è distinguere tra "questo ci darà fastidio ora" e "questo farà fallire la linea in seguito", e annotare il secondo gruppo finché è ancora fresco. Se stai scegliendo tra prototipi e produzioni standard, il nostro articolo suPrototipazione PCB vs PCB standardcopre il punto in cui i due percorsi si dividono.

Un’altra cosa appartiene a questa categoria. Una corsa di prototipo spesso nasconde problemi perché riceve attenzione umana a ogni passaggio. Un ingegnere spinge un componente, rifonde una giunzione, sostituisce un connettore che non si inseriva. Nulla di tutto ciò è visibile nel registro di produzione, e nulla di ciò sopravvive fino alla fase pilota.

Cosa deve essere sistemato prima del collaudo?

Il pilot è il primo ciclo in cui la linea viene configurata per te come un processo ripetibile. Si realizzano gli stencil, si crea un programma di posizionamento, si ottimizzano i programmi di ispezione e si può lavorare una attrezzatura/fissaggio. Ogni compromesso che ti sei portato dietro dalla Rev A ora costa tempo di setup o resa, quindi è qui che spingiamo per apportare modifiche. Cinque aree emergono quasi ogni volta.

Pannellizzazione

Un prototipo può passare come singolo circuito. Una produzione pilota di solito no. Il circuito deve essere movimentato dai nastri trasportatori, sostenuto durante la stampa e il reflow e separato dopo l’assemblaggio senza sollecitare i componenti vicino al bordo. Questo significa avere una matrice definita, bordi (rail) o fori di attrezzaggio dove la linea ne ha bisogno, e un metodo di depannellizzazione scelto tenendo conto del layout dei componenti. Componenti alti, connettori sul bordo e condensatori ceramici vicini a una linea di rottura sono di solito le principali cause di problemi.

Le larghezze specifiche dei binari, i limiti dell’array e i requisiti dei fori di fissaggio sono sul nostropagina dei requisiti del pannelloe qualsiasi cosa al di fuori di questi dovrebbe essere confermata con il nostro team di ingegneria prima di finalizzare il disegno del pannello. Preferiamo vedere una domanda sul pannello all’avvio del pilota piuttosto che dopo che gli stencil sono stati tagliati.

Fiduciali

Le macchine di posizionamento e le AOI 3D necessitano entrambe di un riferimento a cui allinearsi. I fiducial globali sul pannello e i fiducial locali vicino ai componenti a passo fine permettono alla linea di correggere lo spostamento e la deformazione della scheda. Su un prototipo, un fiducial mancante significa solo un setup più lento e più manuale. Nella fase pilota, significa che la macchina deve indovinare, oppure che l’operatore deve correggere a occhio, e nessuna delle due è una procedura che si voglia affidare a un secondo turno. Verifica che i fiducial siano presenti su ogni layer che ospita componenti, che l’area circostante sia libera da maschere e artefatti di serigrafia, e che il pattern sia identico tra pannello e scheda. Per i valori esatti di dimensione e distanza di sicurezza, conferma con il nostro team di ingegneria.

Punti di prova

La revisione A può essere analizzata con un oscilloscopio e con pazienza. Il prototipo richiede una strategia di test e il layout deve supportarla. Decidi ora se la scheda sarà sottoposta a test in-circuit, flying probe o a un collaudo funzionale con maschera, perché ognuno di questi metodi richiede qualcosa di diverso dal layout: accesso da un lato, spaziatura tra i punti, area di rispetto attorno ai componenti alti, una posizione coerente per i pin di programmazione e di alimentazione. Una maschera in pietra sintetica è un modo ragionevole per tenere una scheda durante il collaudo funzionale, ma funziona solo se i punti si trovano dove la maschera li prevede. Se aggiungi punti di test dopo che il layout è stato rilasciato per il prototipo, stai effettuando un respin della scheda, che è la versione costosa di questa modifica.

Aggiungere punti di test alla revisione B costa poche ore di sbroglio. Aggiungerli dopo che un attrezzaggio è stato costruito costa un attrezzaggio.

Disponibilità dei componenti

Questo è l’aspetto che più spesso sorprende i team hardware. Un componente che era facile da reperire per una manciata di schede potrebbe essere contingentato, a fine vita o con un unico fornitore quando viene emessa la BOM per il pilot. Prima del pilot, vogliamo vedere i codici di parte del produttore su ogni riga, alternative approvate dove il progetto può tollerarle e un indicatore su qualsiasi componente con lunghi tempi di attesa o un ordine minimo ben al di sopra della quantità prevista per il pilot. I componenti sensibili all’umidità, i BGA a passo fine e qualsiasi elemento che richieda una gestione speciale devono essere esplicitamente indicati, in modo che possano essere pianificati in anticipo e non scoperti solo al caricatore.

Non forniamo impegni di consegna basati esclusivamente sulla scansione della distinta base (BOM). Quello che possiamo fare è indicarvi quali righe appaiono rischiose e lasciarvi decidere se riprogettare, approvare un’alternativa o acquistare in anticipo.

Tolleranze

Su un prototipo, se un connettore sporge leggermente o un dissipatore di calore ha bisogno di una spinta, lo sistemi con l’attrezzo che hai in mano. Nella fase pilota, ogni parte si trova dove la macchina di posizionamento la colloca, entro la tolleranza del pad, del componente e del processo. Questo include le distanze tra componenti, l’allineamento dei connettori con l’involucro, le zone vietate attorno ai fori di montaggio e il design dei pad per i componenti che tendono a spostarsi o a tombstonare. Quando l’accoppiamento meccanico è importante, chiediamo il modello 3D e le ipotesi di tolleranza su cui si basa, perché un accumulo di tolleranze che funziona su una scheda montata a mano dice ben poco su cinquanta.

La geometria dei pad sui componenti a passo fine e su quelli con terminazione inferiore merita la stessa attenzione. La formazione di vuoti sotto i pad termici e i BGA è qualcosa che verifichiamo con raggi X offline quando il progetto lo richiede, ed è molto più economico ottimizzare un’apertura dello stencil per la pasta nella fase pilota che rincorrere guasti intermittenti in seguito. Le buone abitudini di layout aiutano in questo senso, ma le decisioni specifiche sui pad e sullo stencil sono meglio valutate con l’impronta reale e il livello della pasta.

Chi dovrebbe essere responsabile di ciascuna correzione?

Non tutto è problema dell’ingegnere del layout e molti ritardi nella fase pilota derivano dal fatto che nessuno è sicuro di chi abbia in carico quale elemento. Non forniamo la progettazione dello schema elettrico, quindi le modifiche lato progettazione restano in capo al vostro team. Una suddivisione approssimativa che funziona in pratica:

Il tuo team di progettazionepossiede qualsiasi elemento che modifichi il file Gerber o lo schema: aggiunta di punti di test, posizionamento dei fiducial, correzioni della geometria dei pad, modifiche ai connettori o alle footprint, pulizia della serigrafia.

Il tuo responsabile degli acquisti o della supply chaindetiene la responsabilità della distinta base (BOM): gestisce i componenti alternativi approvati, i codici dei produttori, le decisioni di acquisto anticipato per i componenti a rischio e la scelta se riprogettare intorno a un componente difficile da reperire.

Il tuo ingegnere meccanicogestisce le questioni di tolleranza che riguardano l’involucro, i dissipatori di calore e i connettori, e il modello 3D ad esse correlato.

Il nostro team di ingegneriaè responsabile della revisione di produzione: segnala i problemi del pannello, verifica i footprint rispetto al nostro processo, controlla le decisioni relative a stencil e pasta saldante, imposta i programmi di piazzamento e ispezione e ti indica dove una scelta di progettazione comprometterà la resa. Il setup, la programmazione di SPI e AOI, l’ispezione a raggi X e la tracciabilità MES dalla nostra parte dipendono tutti dal ricevere input puliti dalla tua.

Il tuo responsabile qualità o collaudiè responsabile della strategia di test: quali dispositivi di prova, quale copertura e quali criteri di superamento devono essere riportati sul traveller.

L’abitudine più utile in assoluto è nominare una persona dalla tua parte come responsabile delle decisioni per il rapporto pilota DFM. Quando tre ingegneri rispondono ciascuno a una domanda diversa dello stesso rapporto, finiamo con tre versioni diverse della BOM.

Se vuoi una rapida verifica di base prima della revisione formale, puoi inviarci i file Gerber e la BOM per un controllo DFM gratuito e vedere cosa ne risulta. Non sostituisce una revisione pilota completa, ma intercetta in anticipo gli elementi più evidenti.

Confronto tra Rev A e DFM pilota

Cosa dovresti portare alla revisione DFM pilota?

Una lista breve è più utile di una lunga. Di solito chiediamo:

File Gerber e dati di foratura, con un disegno di fabbricazione e stack-up.

Una distinta base con i codici prodotto del produttore, le quantità e tutte le alternative approvate.

Dati di pick-and-place e un disegno di assemblaggio, inclusi i segni di polarità e qualsiasi istruzione speciale.

Il piano di test: quale metodo, quale attrezzatura, quali passaggi di programmazione.

Il registro delle problematiche della Rev A, inclusi tutti gli elementi che il vostro team ha corretto manualmente.

Eventuali vincoli meccanici che influiscono sul posizionamento dei componenti o sul profilo della scheda.

Il registro dei problemi della Rev A è quello che la gente dimentica, ed è spesso il più prezioso. Gli elementi che hanno richiesto una ripassata con il ferro da stiro sul prototipo sono esattamente quelli che causeranno problemi durante il collaudo.

Domande frequenti

Dobbiamo congelare il design prima della revisione DFM pilota?

Non completamente, ma dovresti congelare ciò da cui il processo dipende: contorno della scheda, intenti di pannellizzazione, footprint e strategia di test. Una revisione eseguita su un layout che è ancora in movimento ti fornisce un elenco che diventa obsoleto nel giro di una settimana. Se alcuni punti sono ancora aperti, segnaliamoli nel pacchetto così sappiamo quali risultati sono provvisori.

Dovremmo eseguire una seconda iterazione del prototipo prima del pilota?

A volte. Se la Revisione A ha messo in evidenza problemi funzionali, una Revisione B è la scelta giusta, ed è anche il momento più economico per aggiungere fiducial, test point e caratteristiche del pannello. Se la Revisione A ha funzionato e gli elementi aperti riguardano tutti il lato produttivo, passare direttamente al pilota con un progetto rivisto è di solito ragionevole. La decisione dipende da quanti interventi interessano il rame.

E se un componente nella distinta base non avesse un'alternativa?

Allora ditecelo subito. Possiamo segnalare il rischio, ma sostituire un componente senza la vostra approvazione è qualcosa che non faremo. Le vostre opzioni sono riprogettare attorno al problema, acquistare in anticipo oppure accettare il rischio e pianificare di conseguenza. Quale scelta abbia senso dipende dalla quantità da produrre e dal calendario, e quella conversazione è più facile prima dell’ordine pilota che dopo.

Come gestiamo un problema di adattamento meccanico riscontrato nel pilot?

Inviaci foto e misure dell’area interessata, insieme al modello 3D se ne hai uno. Spesso la causa è un’impronta o uno spostamento di posizionamento che possiamo individuare nei dati. Se la correzione richiede una modifica al layout, il tutto torna al tuo team di progettazione e noi aggiorniamo il programma una volta che vengono rilasciati i nuovi file.

Lo stesso report DFM può essere riutilizzato per il prossimo ordine di produzione?

In parte. Le osservazioni su pannello, riferimenti e footprint di solito restano valide finché il progetto non cambia. Le osservazioni sulla BOM e sull’approvvigionamento invecchiano rapidamente, quindi prevedi di riesaminarle prima di ogni ordine. Qualsiasi modifica di progettazione dovrebbe far scattare una nuova revisione delle aree interessate.

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