Sehingga 80% daripada kos produk akhir ditentukan oleh cara ia direka bentuk (dengan selebihnya biasanya disebabkan oleh kos overhed dan kos modal). Secara semula jadi, ini bermakna pengurangan kos produk pada peringkat reka bentuk adalah sangat penting untuk menghasilkan produk akhir yang berjaya dan berdaya saing dari segi kos. Reka bentuk untuk pembuatan dan pemasangan ialah satu pendekatan formal untuk meneliti komponen produk dan kos pemasangannya dan bertujuan mengurangkan kos sebelum pengeluaran sebenar bermula. Artikel ini akan dimulakan dengan perbincangan umum tentang konsep reka bentuk untuk pembuatan dan reka bentuk untuk pemasangan dan kemudian perbincangan ini akan diteruskan dengan lebih terperinci dalam entri-entri seterusnya, yang akan membincangkan perkara khusus berkenaan reka bentuk PCB untuk pembuatan dan reka bentuk untuk pemasangan. Akhir sekali, entri terakhir akan menutup siri ini dengan perbincangan tentang isu reka bentuk PCB yang paling kerap ditemui.
Sebelum penerangan berterusan, adalah perlu untuk membincangkan bagaimana istilah "reka bentuk untuk pembuatan" digunakan apabila bercakap dalam istilah yang lebih umum dan apabila membincangkanPengeluaran PCBlebih khusus.Reka bentuk untuk pembuatan dan reka bentuk untuk pemasangan secara umum boleh merujuk kepada pemudahan dan pengoptimuman prototaip atau reka bentuk konseptual sebagai persediaan untuk pembuatannya. Apabila istilah-istilah tersebut digunakan untuk membincangkan PCB, ia selalunya bermaksud pemeriksaan yang lebih langsung terhadap potensi isu pembuatan. Entri pertama dalam siri ini akan menggunakan takrif yang pertama ketika kita membincangkan konsep secara umum dan entri kedua serta ketiga akan menggunakan takrif yang kedua apabila kita mengalihkan fokus kepada pembuatan dan pemasangan PCB.
Secara umumnya, tujuan membincangkan reka bentuk untuk pembuatan dan pemasangan adalah untuk menentukan cara mereka bentuk sesuatu produk yang boleh dibuat dan dipasang dengan cara yang paling menjimatkan kos. Reka bentuk untuk pembuatan (DFM) memberi tumpuan kepada pengurangan kos pengeluaran keseluruhan dan, dengan lebih jelas, reka bentuk untuk pemasangan (DFA) memberi tumpuan kepada pengurangan input bahan, kos overhed modal dan pengurangan buruh. Kedua-duanya menumpukan pada penggunaan piawaian untuk mengurangkan kos pengeluaran dan kedua-duanya juga berusaha memendekkan tempoh kitaran pembangunan produk. Gabungan kedua-dua metodologi ini juga lazimnya dirujuk sebagai reka bentuk untuk pembuatan dan pemasangan (DFMA). Bahagian seterusnya akan membincangkan kedua-dua jenis analisis ini secara gabungan, kerana ia sangat berkait rapat dan kedua-dua istilah ini sering digunakan secara bergantian.
Analisis DFMA bermula selepas satu reka bentuk konseptual terlebih dahulu dicipta. Reka bentuk konseptual mungkin melibatkan penghasilan prototaip atau pembangunan versi baharu sesuatu produk. Selepas reka bentuk konseptual dicipta, bil bahan (BOM) reka bentuk ini boleh dikaji melalui analisis DFMA. Peraturan yang dipatuhi oleh DFMA digambarkan seperti berikut:
•Meminimumkan bilangan bahagian dalam sesuatu reka bentuk
Mengurangkan bilangan komponen dalam reka bentuk PCB ialah satu matlamat yang mudah dengan faedah yang jelas. Ia akan mengurangkan kos reka bentuk tersebut dan kerumitan pemasangan, walaupun tidak begitu ketara, namun ia sangat bermanfaat. Sebagai contoh, apabila mesin pick and place digunakan untuk mengisi pemasangan PCB, ia terhad kepada bilangan komponen yang boleh disokong dalam satu laluan. Dengan mengambil kira bilangan komponen yang digunakan oleh mesin pick and place dalam memasang papan litar, ia boleh membawa kepada pengurangan kos yang tidak jelas. Jika sebagai contoh, sesuatu reka bentuk memerlukan perintang 20K dan perintang 10K telah pun digunakan dalam reka bentuk tersebut, mungkin sebenarnya lebih murah untuk menggunakan dua perintang 10K secara siri apabila itu dapat mengurangkan bilangan kali mesin pick and place perlu beroperasi. Dalam konteks yang sama, mencari litar bersepadu piawai yang boleh menyatukan sebahagian daripada reka bentuk anda ke dalam satu IC boleh mempercepatkan masa pemasangan dan mengalihkan sebahagian keperluan pengujian kepada pengeluar IC. Oleh itu, mengambil kira bilangan dan jenis komponen PCB mungkin merupakan langkah yang paling penting untukmengurangkan kos pengeluaran PCB keseluruhanPendek kata,jika sesuatu bahagian tidak diperlukan untuk reka bentuk akhir, menghapuskannya akan mengurangkan kos BOM, mengurangkan kos pembelian, masa pemprosesan, masa pengujian dan input buruh pemasangan.
•Bangunkan Reka Bentuk Modular
Pertimbangkan untuk memecahkan reka bentuk PCB kepada blok fungsi jika anda boleh menggunakan blok tersebut merentasi beberapa produk yang berbeza. Meningkatkan kuantiti modul tertentu yang dipesan daripada pengeluar boleh mengurangkan dengan ketara kos seunit modul tersebut. Perkara lain yang perlu diberi perhatian, penggunaan modul boleh mengurangkan kos dan kerumitan pengujian pemasangan siap dengan mempermudah proses ujian. Sistem yang lebih kecil secara asasnya lebih mudah diuji dan dibaiki berbanding sistem yang lebih besar. Sudah tentu, faedah kos yang boleh anda peroleh daripada aplikasi reka bentuk modular mesti ditimbang dengan peningkatan kos sambungan antara modul yang berkaitan dengan penggunaan beberapa modul. Faedah lain ciri reka bentuk modular termasuk kemudahan pengemaskinian reka bentuk, penyeragaman subsistem merentasi pelbagai produk dan penyelesaian masalah yang lebih mudah bagi kegagalan reka bentuk subsistem produk.
•Berusaha untuk Menggunakan Komponen Piawai
Menggunakan komponen standard sangat berupaya mengurangkan masa dan kos pembangunan reka bentuk. Tidak perlu dikatakan lagi bahawa menentukan penyelesaian tersuai yang kompleks akan meningkatkan kos awal bagi mana-mana produk dengan ketara dan mungkin menjadikan sesuatu reka bentuk tidak dapat dilaksanakan. Menggunakan komponen yang lebih lazim juga boleh memudahkan rantaian bekalan produk dan mengurangkan kebimbangan terhadap bekalan komponen. Satu lagi faedah memilih komponen standard terletak pada hakikat bahawa jejak (footprint) komponen tersebut lebih mudah disahkan sebelum digunakan dalam reka bentuk PCB.
•Lebih Bergantung pada Komponen Pelbagai Fungsi
Setiap kali satu komponen elektrik boleh berfungsi untuk pelbagai tujuan dalam sesuatu reka bentuk, adalah wajar bagi pereka PCB untuk memanfaatkannya. Sebagai contoh, menggunakan bekas yang juga boleh berfungsi sebagai pelesap haba dalam sesuatu reka bentuk boleh memberikan penjimatan yang ketara terhadap kos reka bentuk. Contoh lain bagi peranti dua guna ialah menggunakan standoff sebagai sambungan ke bumi (earth ground) dari PCB ke bekas PCB melalui lubang pemasangan pada PCB yang disambungkan.
•Reka Bentuk Modul untuk Digunakan dalam Pelbagai Produk
Penggunaan bahagian standard merentasi pelbagai produk boleh mengurangkan kos pengendalian dan membolehkan pembelian dalam kuantiti besar pada kos yang lebih rendah. Konsep ini juga boleh diperluaskan kepada modul produk. Jika sesuatu modul boleh digunakan merentasi beberapa produk, jumlah pengeluaran yang lebih tinggi boleh mengurangkan kos modul tersebut dan akhirnya membawa kepada kos produk siap yang lebih rendah.
•Reka Bentuk untuk Kemudahan Fabrikasi
Memilih bahan PCByang memerlukan pemprosesan yang lebih sedikit semasa fabrikasi boleh sangat mempercepatkan pengeluaran produk. Mengelakkan operasi seperti perlu mengecat sebuah bekas dengan menggunakan bahan bekas yang sesuai boleh menghapuskan keseluruhan langkah pembuatan dan menurunkan kos produk. Selain itu, memastikan bahawa komponen reka bentuk tidak dihasilkan dengan toleransi yang terlalu besar boleh menghapuskan kerja semula bahagian yang memakan masa dan mahal semasa pemasangan.
•Kurangkan dan Elakkan, jika boleh, Penggunaan Pengikat
Apabila PCB hendak dipasang, seperti semua produk lain, kosnya lebih tinggi jika menggunakan pengikat untuk memasang komponen berbanding menggunakan teknik pemasangan jenis tekan masuk. Untuk memanfaatkan perkara ini, cuba kurangkan penggunaan pengikat dalam pemasangan anda. Salah satu caranya ialah menggunakan versi pemasangan permukaan bagi IC kuasa dan mengintegrasikan pelesapan haba ke dalam reka bentuk papan anda. Sebagai contoh, beralih daripada versi TO-220 bagi sesuatu IC yang menggunakan pelesap haba luaran kepada versi D2PAK yang menggunakan PCB sebagai pelesap haba bersepadu boleh menjimatkan jumlah yang besar dalam reka bentuk akhir anda.
•Minimumkan Arahan Pemasangan
Jika boleh, semua bahagian hendaklah dipasang sepanjang satu paksi bermula dari sisi yang sama bagi sesuatu pemasangan. Ini sering dirujuk sebagai pemasangan “Dari Atas ke Bawah” (“Top Down”), di mana semua komponen dipasang dari bahagian atas, turun ke dalam pemasangan akhir. Menggunakan proses pemasangan sebelah tunggal seperti ini menjimatkan masa yang berkaitan dengan kerja membalik dan memutar produk semasa pemasangan. Oleh itu, seperti semua keputusan reka bentuk, jurutera reka bentuk PCB perlu menimbang sama ada lebih baik menghasilkan PCB yang lebih kecil dengan komponen diletakkan pada kedua-dua belah papan berbanding mereka bentuk PCB yang lebih besar dengan komponen diletakkan hanya pada satu sisi papan.PCBCart mempunyai keupayaan untuk mengendalikan kedua-dua satu sisiPerakitan PCBdan pemasangan dua belah pihak).
•Maksimumkan Penerimaan Penempatan Komponen
Jurutera harus mereka bentuk PCB dengan cara yang dapat mengurangkan ralat pemasangan komponen. Ini boleh dicapai dengan menggunakan komponen yang mempunyai toleransi dimensi yang lebih tinggi (jarak pin yang lebih besar) atau mengelakkan isu seperti “tomb-stoning”. Penggunaan bahagian yang direka dengan tahap toleransi penempatan yang tinggi boleh mengurangkan kadar kegagalan pemasangan dengan ketara. Selain itu, penggunaan struktur asas yang tegar dan boleh dijangka dari segi dimensi juga boleh meningkatkan kadar penempatan komponen dengan betul. Tambahan pula, sistem maklum balas jenis visi mesin dan bentuk maklum balas lain membolehkan proses automasi penempatan yang dapat meningkatkan hasil pengeluaran dengan ketara.
•Kurangkan Penempatan Semula dan Pengendalian semasa Pemasangan PCB
Setiap kali papan litar bercetak (PCB) diposisikan semula semasa proses pemasangan, masa yang diperlukan untuk memasang komponen pada PCB tersebut akan meningkat. Adalah mudah difahami bahawa pemposisian semula berlaku apabila sesuatu PCB mempunyai dua sisi dan komponen dipasang pada bahagian hadapan dan belakang PCB. Jika boleh, gunakan semua komponen pemasangan permukaan pada satu sisi papan sahaja. Penggunaan hanya peranti pemasangan permukaan akan mengehadkan bahagian pematerian dalam proses pemasangan kepada satu langkah refluks sahaja, manakala penggunaan komponen lubang tembus mungkin memerlukan satu lagi langkah pematerian gelombang atau pematerian manual.
- • Lebih sedikit bahagian yang perlu dikendalikan dan didokumenkan.
- • Kos bahan bil boleh dikurangkan.
- • Kos pengendalian boleh dikurangkan hingga tahap tertentu.
- • Input buruh dan tenaga boleh dikurangkan.
- • Masa pembuatan keseluruhan dapat dipendekkan supaya kecekapan pembuatan dapat dipertingkatkan dengan ketara.
- • Kerumitan yang lebih rendah membawa kepada kebolehpercayaan yang lebih tinggi.
- • Produk boleh menjadi lebih berdaya saing.
- • Margin yang lebih tinggi akan diperoleh.
DFMA ialah satu laluan yang jelas untuk mengurangkan kos reka bentuk anda yang seterusnya. Faedah mengurangkan bilangan komponen dalam sesuatu reka bentuk adalah jelas. Produk akan menjadi lebih berdaya saing jika kosnya lebih rendah dan kurang terdedah kepada kegagalan tetapi, dengan mengurangkan jumlah bahan yang digunakan untuk membuat produk, kos pengendalian juga dikurangkan, keperluan dokumentasi diminimumkan, dan tenaga kerja pemasangan yang diperlukan turut dikurangkan. Semua faktor ini membawa kepada kos pengeluaran yang lebih rendah dan membolehkan sama ada margin keuntungan produk yang lebih tinggi atau penetapan harga produk pada titik harga yang lebih kompetitif. Selain itu, masa pengeluaran dikurangkan, membolehkan penghantaran produk kepada pelanggan dicapai dalam tempoh masa yang lebih singkat. DFMA merasmikan pelaksanaan matlamat ini.
