Quando si tratta di processi di produzione elettronica, il lancio con successo di nuovi prodotti sul mercato comporta fasi con sfide e complessità, ciascuna delle quali è strettamente collegata all’altra. È tuttavia comune vedere che un’ottima idea non riesce a essere trasformata senza intoppi in un prodotto proprio a causa di un’attenzione insufficiente a uno o più passaggi, il che è particolarmente vero quando, ad esempio, il concept del prodotto non viene completamente convalidato o addirittura peggiora, oppure quando un prodotto già convalidato non è stato ottimizzato in termini di produzione e assemblaggio elettronico economicamente conveniente.
L'Introduzione di Nuovi Prodotti (NPI) inizia con un'idea entusiasmante che si trasforma in un prodotto elettronico finale dopo aver attraversato una progettazione accurata, la produzione e l'assemblaggio elettronico, nonché rigorose ispezioni e test. Il nuovo prodotto deve essere fondamentalmente conforme ai seguenti requisiti:
• Dovrebbe essere funzionale quanto richiesto dall’idea iniziale;
• Dovrebbe essere immesso sul mercato a una velocità vertiginosa.
I due elementi sopra indicati sono elementi fondamentali per garantire il successo del vostro nuovo prodotto e entrambi dipendono dalla capacità e dall’affidabilità del vostro produttore a contratto (CM) e dell’assemblatore.
Questo articolo svela gli elementi principali che possono garantire il tuo successo nell’NPI durante il processo di produzione elettronica, includendo il controllo DFM/DFA, la disponibilità dei componenti, le capacità di produzione/assemblaggio elettronico, l’ispezione e il collaudo, l’ispezione e l’approvazione del primo articolo e la qualità del servizio.
Elemento#1: Controllo DFM/DFA
Una volta che la tua idea è stata convertita in file di progettazione, hai avviato il processo NPI e la tua produzione elettronica può iniziare. Diversamente dal puro pensiero, i file di progettazione sono più pratici e logici, poiché il prodotto finale verrà fabbricato e assemblato sulla base dei pacchetti di file generati, tra cui:
•File Gerber
• Schemi
•File di foratura NC
•Distinta base (BOM)
• Disegni CAD
• Istruzioni di montaggio ecc.
La distanza più grande nei servizi di produzione elettronica è tra un ingegnere di progettazione e un ingegnere di produzione/assemblaggio elettronico, il che fornisce una sufficiente necessità perControllo DFM/DFAUn eccellente design per il controllo di produzione/assemblaggio elettronico aiuta a far emergere alcuni potenziali problemi prima di entrare in linea di produzione, in modo da ridurre la perdita di tempo e denaro.
Oltre alle capacità e agli elementi di controllo DFM/DFA, occorre prendere in considerazione anche l’efficienza del controllo, poiché essa determina il time-to-market del prodotto. Il miglioramento dell’efficienza del controllo DFM/DFA deriva dallo sforzo in due aspetti: la preparazione dei file di progettazione e la capacità di controllo del produttore/assemblatore.
I file di progettazione forniti dovrebbero essere il più completi possibile. Ad esempio, un ingegnere DFM mi ha detto una volta che era stata impegnata tutto il giorno a generare file di coordinate, poiché i loro clienti li fornivano di rado. In seguito, quando ai clienti è stato richiesto di farlo, l’efficienza dei suoi controlli DFM è aumentata drasticamente. Per quanto riguarda la capacità di verifica del produttore/assemblatore di elettronica, gli strumenti di controllo DFM/DFA sono di grande importanza. Fino ad ora, il controllo DFM/DFA fornito dalla maggior parte dei fornitori di servizi di produzione elettronica è eseguito manualmente. Tuttavia, alcuni fornitori EMS avanzati si affidano a sistemi automatici di DFM/DFA, aumentando notevolmente l’efficienza dei controlli.PCBCartdipende dal sistema Valor DFM/DFA per la riduzione dei costi e l’elevata efficienza.
Elemento n. 2: Disponibilità dei componenti
Nel processo di produzione elettronica, i componenti svolgono un ruolo chiave nella funzionalità elettrica e nell'implementazione delle connessioni. Pertanto,la capacità di un produttore o assemblatore di gestire i componentiinfluisce direttamente sul successo dell'NPI.
Per essere compatibile con le prestazioni ottimali della produzione elettronica, la gestione dei componenti dovrebbe comprendere principalmente tre aspetti: approvvigionamento dei componenti, ispezione dei componenti e stoccaggio dei componenti. L’approvvigionamento dei componenti è sempre considerato uno standard critico per valutare la capacità di un assemblatore. Deve essere garantita una cooperazione duratura e stabile con distributori o produttori di componenti autorizzati, in modo che si possa assicurare un’elevata disponibilità dei componenti a prezzi competitivi. Inoltre, il personale addetto agli acquisti dovrebbe rispettare pienamente le scelte dei propri clienti quando questi designano specifici distributori di componenti.
Anche se i componenti vengono acquistati dai distributori o produttori di componenti più affidabili, devono essere accuratamente ispezionati prima del loro effettivo impiego nella produzione elettronica. Dopotutto, il controllo di qualità dei componenti elettronici non può mai essere eseguito al 100% ogni volta, il che conferisce grande importanza all’ispezione dei componenti, che funge da ulteriore scudo per proteggerli dalla possibilità di bassa qualità.
Nonostante le dimensioni ridotte dei componenti, essi richiedono un ambiente e condizioni di stoccaggio rigorosi. Temperatura e umidità sono fondamentali per l’implementazione delle prestazioni e della funzionalità dei componenti. Talvolta, per contenere i costi, viene acquistato un gran numero di componenti che però non vengono utilizzati tutti in un’unica fase di assemblaggio, per cui i componenti rimanenti devono essere temporaneamente immagazzinati nel magazzino dell’assemblatore, il che rende ancora più importanti condizioni rigorose di stoccaggio dei componenti.
Elemento n. 3: Capacità di produzione/assemblaggio elettronico
La capacità di produzione e assemblaggio è l’elemento chiave che ci spinge a scegliere un fornitore di servizi di produzione elettronica. Tuttavia, è sempre difficile ottenere una comprensione autentica delle loro capacità di produzione o assemblaggio elettronico, a meno che non ci si coinvolga concretamente nei servizi da loro forniti, il che a sua volta evidenzia l’importanza del prototipo. Ciononostante, la qualità del prototipo è inferiore a quella delle produzioni in grandi volumi e risulta difficile formulare un giudizio autentico, oppure alcuni produttori o assemblatori affidabili potrebbero essere tralasciati.
Ma la verità è che, anche se sei consapevole che la qualità dei prototipi è diversa da quella della produzione in serie, la qualità effettiva non può mai essere valutata finché i prodotti non arrivano nelle tue mani o in quelle dei tuoi clienti. Di conseguenza, la soluzione ottimale sta nel fatto che devi scegliere un produttore o un assemblatore che garantisca una qualità equivalente sia sui prototipi che sulla produzione in serie. Non è facile, ma è sicuro.
Passiamo quindi ad alcuni aspetti su cui dovresti concentrarti quando cerchi di valutare il tuo partner per la produzione elettronica.
• Capacità di produzione elettronica
In termini di produzione elettronica, la capacità di fabbricazione dei PCB rappresenta la parte principale, occupando una posizione centrale.Processo di produzione dei PCBè un processo così complicato, costituito da numerose fasi di produzione elettronica, ognuna delle quali contribuisce alle prestazioni finali dei prodotti finiti.
Per quanto riguarda le capacità di fabbricazione dei PCB, occorre porre enfasi sui seguenti aspetti:
1. Grado di qualità. A quale grado di qualità conformarsi è uno strumento diretto per valutare la qualità delle schede PCB, poiché le normative compatibili con il relativo grado di qualità determinano e influenzano tutti i dettagli della produzione elettronica. In generale, la fabbricazione di PCB da parte di produttori affidabili di PCB si attiene allo standard IPC 2.
2. Conteggio dei livelliQuesto aspetto viene sempre trascurato nella produzione elettronica perché tende a essere dato per scontato. Un produttore davvero affidabile dovrebbe essere in grado di realizzare schede con un numero di strati che va da 1 a multipli. Oltre ai PCB monofaccia o bifaccia, che sono i più ampiamente utilizzati, dovrebbero essere disponibili anche altri numeri di strati, soprattutto per quei prodotti che richiedono alta densità e miniaturizzazione.
3. Materiale del substrato. Il materiale del substrato determina la temperatura della scheda e la sua resistenza meccanica. I produttori dovrebbero essere in grado di lavorare con diversi materiali di substrato, inclusi FR4 standard, Rogers, Teflon ecc.
4. Peso del rame. Il peso del rame può essere ulteriormente suddiviso in peso del rame dello strato esterno e peso del rame dello strato interno, che devono essere rispettivamente calcolati e considerati con particolare attenzione. Poiché il peso del rame è direttamente associato allo spessore del circuito stampato, deve essere determinato con cura.
5. Tracciatura/Spaziatura minimaIl tracciamento/spaziatura è un elemento delicato che riflette la capacità di produzione elettronica del produttore, poiché è associato alle dimensioni della scheda e al livello di densità. Per i progettisti di PCB, è fondamentale essere pienamente consapevoli della tracciatura/spaziatura minima in modo da poter ottimizzare i loro file di progettazione PCB in termini di funzionalità e dimensioni.
6. Solder mask. La solder mask è molto più che un semplice colore. La solder mask avanzata, la solder mask pelabile o la maschera al carbonio, ad esempio, possono essere utilizzate per valutare le capacità di produzione elettronica del tuo partner.
7. Finitura superficiale. Variefiniture superficialisono disponibili con i propri vantaggi e svantaggi in termini di prestazioni, costi e applicazioni. Inoltre, la compatibilità RoHS è importante per i prodotti che devono essere ecologici.
8. Altri elementi. Altri elementi sono principalmente associati ad alcune capacità avanzate di produzione elettronica, come i vias ciechi/interrati, i vias nei pad, le dita d’oro, la placcatura dei bordi, i fori svasati/incassati ecc. Per quanto riguarda i parametri dei vias o dei fori, la maggiore attenzione dovrebbe essere rivolta al diametro del via, poiché riflette direttamente se le capacità del produttore possono soddisfare le esigenze del tuo progetto.
• Capacità di assemblaggio
Man mano che i circuiti stampati (PCB) vengono fabbricati, si passa quindi all’assemblaggio dei componenti, che svolge un ruolo fondamentale nel garantire un collegamento elettrico fluido. Per gli utenti finali dei prodotti elettronici, l’aspetto può essere più importante di qualsiasi altro elemento, ma è risaputo che la competitività principale risiede nel collegamento elettrico interno tra i componenti e la scheda madre.
Per quanto riguarda la capacità di assemblaggio PCB, occorre porre enfasi sui seguenti aspetti:
1. Grado di qualità. SimileProduzione di PCBper ottenere un'elevata qualità delle schede assemblate, è necessario seguire anche uno standard di alta qualità. È consigliabile informarsi meglio al riguardo prima di firmare un contratto con un assemblatore.
2. Tipi di assemblaggio. I tipi di assemblaggio sono la spina dorsale di un produttore di assemblaggi coinvolto nella produzione elettronica professionale, indicando direttamente il suo livello di assemblaggio. Fino ad ora, sono disponibili due principali tipi di assemblaggio: PTH e SMT. Il primo è applicato all’assemblaggio di componenti a foro passante, mentre il secondo ai componenti a montaggio superficiale. Quando si tratta di condizioni complesse, entrambe le tecnologie sono richieste simultaneamente e vengono utilizzate su entrambi i lati. Se la sequenza di assemblaggio è organizzata in modo irrazionale o viene impostata una temperatura di saldatura inappropriata, è possibile che si verifichino difetti o guasti. Pertanto, il tuo assemblatore a contratto dovrebbe essere in grado di mantenere una capacità di assemblaggio di alto livello.
3. Precisione di assemblaggio. La precisione di assemblaggio è un altro elemento chiave per valutare le capacità di produzione elettronica di un assemblatore. Poiché la miniaturizzazione è diventata una delle principali tendenze di sviluppo nel campo dell’elettronica, la densità e la precisione di assemblaggio iniziano a svolgere un ruolo sempre più significativo che dovrebbe essere inserito nel primo gruppo di considerazioni. Il componente minimo che può essere gestito, ad esempio 01005, nonché il passo minimo di BGA e WLCSP devono essere conosciuti e confermati in anticipo.
4. Pacchetti di componentiSono disponibili vari tipi di package di componenti per soddisfare funzioni diverse. Non tutti gli assemblatori sono in grado di gestire tutti i package di componenti, quindi è necessario assicurarsi che i package di componenti richiesti, come QFN, BGA, CSP ecc., possano essere assemblati nel vostro futuro stabilimento di assemblaggio.
Elemento n. 4: Ispezione e collaudo
Per essere consapevoli che i vostri prodotti sono stati fabbricati in conformità al progetto originale, ispezione e collaudo sono di grande necessità. Quando si tratta di collaudo delle schede PCB, è solitamente richiesto un test elettrico personalizzato, come il letto di chiodi o la sonda volante. Quando si tratta invece di collaudo dell’assemblaggio PCB, tuttavia,AOIoAXIè sempre necessario. Durante il processo di PCBA, l’AOI di solito si presenta in due modalità: in-linea e off-line. Per garantire un’elevata qualità di NPI e della produzione elettronica, è necessario sapere se presso l’assemblatore sono disponibili entrambi i tipi.
Elemento n. 5: Ispezione del primo articolo
L’ispezione del primo articolo è una delle fasi cruciali prima della produzione elettronica di massa. Il prodotto disponibile per l’ispezione e l’approvazione del primo articolo può essere considerato a tutti gli effetti come una prova generale prima della sua esibizione ufficiale sul palcoscenico del mercato.
Per sfruttare al meglio la funzionalità del collaudo del primo articolo, devi assicurarti che il tuo CM o assemblatore sia in grado di fornire il servizio di collaudo del primo articolo e disponga di apposite liste di ispezione a cui conformarsi. Successivamente dovresti stabilire le tue liste di ispezione e i tuoi requisiti per compensare le tue esigenze specifiche, come gli ambienti estremi a cui i tuoi prodotti devono resistere o le considerazioni legate al rispetto dell’ambiente.
Elemento n. 6: Velocità e Reattività
Questo elemento si riferisce principalmente alla qualità del servizio fornito dagli assemblatori. La produzione e l’assemblaggio di PCB non sono così semplici come i Lego, che passano semplicemente dalla conversione di un’idea a una costruzione reale. Si tratta invece di un processo ad alta tecnologia e altamente professionale, per cui l’intero flusso richiede numerose conferme tra i produttori e i loro clienti. Inoltre, l’efficienza è estremamente vitale per l’ingresso di un nuovo prodotto sul mercato. Di conseguenza, come ridurre al minimo le conferme e massimizzare la velocità dell’NPI durante il processo di produzione elettronica sono i due obiettivi per entrambe le parti.
Una comunicazione fluida è la base di una cooperazione a lungo termine. Per quanto riguarda questo aspetto, la lingua di solito conta, il che è particolarmente vero per la produzione offshore. Tuttavia, la barriera linguistica viene superata grazie alla vasta diffusione dell’inglese in tutto il mondo.
Ogni fornitore di produzione elettronica giura di essere focalizzato sui clienti. La rapidità di risposta è un ovvio rilevatore di menzogne. Prova semplicemente a inviare le tue richieste o domande e vedi quanto presto ti risponderanno. Poi potrai giudicare da solo.
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Risorse utili
•Requisiti sui file di progettazione per garantire una produzione elettronica efficiente
•Come ottenere un preventivo preciso per le tue esigenze di produzione elettronica
•Alcuni metodi utili per valutare le capacità dei produttori di elettronica
Scritto da Dora, redattrice di PCBCart, questo articolo è stato originariamente pubblicato suRivista Design007, numero di febbraio 2018.
