ในที่สุดแล้ว บริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ทดสอบเซมิคอนดักเตอร์ต้องเผชิญกับคำถามด้านการจัดสรรเงินทุนแบบเดียวกัน: ควรสร้างขีดความสามารถภายในสำหรับการผลิตแผงวงจร PCBA ที่ใช้กับบอร์ดอินเทอร์เฟซ ATE หรือมอบหมายงานนั้นให้กับผู้รับจ้างผลิตที่ออกแบบมาสำหรับงานแบบผสมหลากหลาย ปริมาณต่ำ (HMLV) โดยเฉพาะ ทั้งสองทางเลือกไม่อาจถือว่าถูกต้องเสมอไปในทุกกรณี การตัดสินใจที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับลักษณะโปรไฟล์การผลิต แบนด์วิดท์ทางวิศวกรรม และระดับความผันแปรของพอร์ตโฟลิโอบอร์ดในแต่ละปี บทความนี้นำเสนอวิธีการเชิงโครงสร้างเพื่อประเมินการตัดสินใจดังกล่าว แทนที่จะให้คำแนะนำเพียงแนวทางเดียว
เหตุใดการตัดสินใจระหว่างการพัฒนาเองกับการจ้างภายนอกจึงแตกต่างออกไปสำหรับบอร์ดอินเทอร์เฟซ ATE
บอร์ดอินเทอร์เฟซ ATE — การ์ดโพรบ, โหลดบอร์ด, DIB (บอร์ดอินเทอร์เฟซอุปกรณ์), บอร์ดเบิร์นอิน — มีความแตกต่างจาก PCBA อุตสาหกรรมทั่วไปในหลายประการ ซึ่งส่งผลให้การคำนวณต้นทุนระหว่างการผลิตเองกับการจัดซื้อเปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญ:
ปริมาณต่อหน่วยต่ำ ความหลากหลายของบอร์ดสูงโปรแกรม ATE เดียวอาจต้องใช้บอร์ดตามการออกแบบที่กำหนดจำนวน 5–50 แผง ตามด้วยการปรับปรุงแบบก่อนการทดสอบครั้งถัดไป
ความซับซ้อนของส่วนประกอบและเลย์เอาต์สูงอุปกรณ์ BGA/QFN การเดินลายควบคุมอิมพีแดนซ์ และคอนเน็กเตอร์ระยะพิชละเอียดเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไป ซึ่งทำให้ระดับทักษะพื้นฐานที่ต้องใช้สำหรับการตั้งค่า SMT การเขียนโปรแกรม SPI/AOI และการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์สูงขึ้น
การเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมบ่อยครั้งการอัปเดตโปรแกรมทดสอบและการปรับปรุง DUT (อุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบ) อาจทำให้ต้องทำการดัดแปลงบอร์ดใหม่ระหว่างกระบวนการทดสอบ
การเชื่อมโยงอย่างแน่นแฟ้นกับวิศวกรรมการทดสอบข้อบกพร่องในการประกอบจะแสดงออกมาเป็นปัญหาผลผลิตจากการทดสอบ ดังนั้นความสามารถในการติดตามย้อนกลับไปยังการวางชิ้นส่วนหรือการรันการรีโฟลว์เฉพาะจึงมีความสำคัญมากกว่าการผลิตแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป
คุณลักษณะเหล่านี้หมายความว่าการเปรียบเทียบต้นทุนไม่อาจลดทอนให้เหลือเพียงการเปรียบเทียบราคาต่อบอร์ดระหว่างการผลิตภายในกับการจ้างภายนอกได้ จำเป็นต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรม การใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์ และความเร็วที่สายการผลิตสามารถปรับเปลี่ยนระหว่างเวอร์ชันของบอร์ดได้
กรอบการเปรียบเทียบโครงสร้างต้นทุน
การลงทุนในเครื่องจักรทุน
ความสามารถภายในองค์กรสำหรับบอร์ดระดับ ATE โดยทั่วไปต้องการ:
อุปกรณ์วางชิ้นส่วน SMT ที่สามารถรองรับงานระยะพิชช์ละเอียดและงาน BGA/QFN
การตรวจสอบปริมาณครีมประสานแบบสามมิติ (3D SPI) และการตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติแบบสามมิติ (3D AOI) สำหรับการควบคุมกระบวนการแบบวงปิด — ไม่ใช่เพียงแค่ AOI อย่างเดียว เนื่องจากความบกพร่องของปริมาณครีมประสานเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดโพรงอากาศใน BGA
การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์เหมาะอย่างยิ่งหากสามารถตรวจสอบได้ในมุมเอียง สำหรับการตรวจสอบโพรงอากาศใน BGA/QFN และการยืนยันคุณภาพจุดประสาน
เตาอบรีโฟลว์ที่มีช่วงอุณหภูมิใช้งานซึ่งผ่านการยืนยันด้วยโปรไฟล์ สำหรับการประกอบชิ้นส่วนแบบผสม BGA/ขนาดพิชช์ละเอียด
MES หรือเครื่องมือการติดตามย้อนกลับที่เทียบเท่า พร้อมการติดตามในระดับหน่วย (UID) เนื่องจากการตรวจสอบผลผลิตการทดสอบต้องสามารถติดตามความล้มเหลวย้อนกลับไปยังล็อตการจัดวางและการรีโฟลว์เฉพาะได้
เมื่อเทียบกับปริมาณงานที่จะประมวลผลแล้ว นี่ถือเป็นเงินลงทุนด้านทุนที่มีนัยสำคัญ สำหรับบริษัทที่ใช้งานโปรแกรม ATE เพียงไม่กี่ชุด อุปกรณ์ชุดนี้อาจถูกใช้งานไม่เต็มประสิทธิภาพเป็นเวลานานตลอดทั้งปีในช่วงระหว่างการปรับปรุงบอร์ดแต่ละครั้ง
การกำหนดค่าทีมวิศวกรรม
นอกเหนือจากอุปกรณ์ทุนแล้ว การประกอบงานภายในโรงงานยังต้องการทีมประจำ ได้แก่ วิศวกรกระบวนการที่รับผิดชอบการเขียนโปรแกรม SPI/AOI และการปรับโปรไฟล์การรีโฟลว์ ทีมช่างเทคนิค SMT/รีเวิร์กที่มีความเชี่ยวชาญในการรีเวิร์กขาแน่น (fine-pitch) และ BGA ฝ่ายควบคุมคุณภาพเพื่อจัดการบันทึกการตรวจสอบและการติดตามย้อนกลับ และบุคคลที่ดูแลการจัดหาชิ้นส่วน — การจัดหาชิ้นส่วนเองก็เป็นภาระสำหรับบอร์ด ATE เนื่องจากหลายชิ้นใช้คอนเน็กเตอร์เฉพาะทาง ตัวต้านทานความแม่นยำสูง หรือชิ้นส่วนอนาล็อกที่มีปริมาณการใช้น้อยซึ่งมีระยะเวลานำส่งยาวนาน
พลวัตการใช้กำลังการผลิต
นี่คือมิติที่กรอบต้นทุนมักจะสนับสนุนการจ้างผลิตภายนอกมากที่สุดสำหรับองค์กรที่เน้น ATE การผลิตแบบ HMLV ตามคำจำกัดความแล้วมีลักษณะคือการเปลี่ยนรุ่นบ่อยและขนาดล็อตเล็ก สายการผลิตภายในที่ถูกออกแบบให้รองรับความต้องการสูงสุดของโปรแกรมจะต้องว่างงานระหว่างโปรแกรมต่าง ๆ ในขณะที่สายการผลิตที่ถูกออกแบบให้รองรับความต้องการเฉลี่ยจะกลายเป็นคอขวดเมื่อมีหลายโปรแกรมต้องการบอร์ดในเวลาเดียวกัน พันธมิตรภายนอกที่เน้น HMLV จะเฉลี่ยต้นทุนอุปกรณ์และค่าโสหุ้ยด้านวิศวกรรมชุดเดียวกันไปบนความต้องการที่ผันแปรของลูกค้าหลายราย ซึ่งเป็นประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างที่บริษัทเดียวทำซ้ำภายในได้ยาก เว้นแต่ว่าปริมาณบอร์ดของตนเองจะมากและคงที่พอที่จะทำให้สายการผลิตมีงานต่อเนื่องตลอดเวลา
ความเหมาะสมกับองค์กร: การพัฒนาภายในองค์กร เทียบกับ การประกอบแบบจ้างภายนอก
แทนที่จะใช้เกณฑ์ปริมาณงาน ซึ่งแตกต่างกันไปตามความซับซ้อนของบอร์ดและโครงสร้างต้นทุนภายใน โปรไฟล์ขององค์กรต่อไปนี้จะอธิบายลักษณะต่าง ๆ ที่มักเอื้อต่อแต่ละแนวทาง
โปรไฟล์ที่ให้ความสำคัญกับการประกอบภายในองค์กร
บริษัทอุปกรณ์ทดสอบที่มีชุดการออกแบบบอร์ดจำนวนน้อยและคงที่ ซึ่งมีการปรับแก้ไขซ้ำไม่บ่อย
องค์กรที่การประกอบบอร์ดถูกมองว่าเป็นปัจจัยสร้างความแตกต่างเชิงกลยุทธ์ที่เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับทรัพย์สินทางปัญญาด้านการทดสอบที่เป็นกรรมสิทธิ์ และที่ซึ่งการควบคุมทรัพย์สินทางปัญญาเป็นปัจจัยผลักดันที่สำคัญกว่าต้นทุนต่อหน่วย
บริษัทที่มีศักยภาพ SMT อยู่แล้วจากสายผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง โดยที่ปริมาณบอร์ด ATE สามารถใช้กำลังการผลิตร่วมกับการผลิตอื่น ๆ ได้ แทนที่จะต้องลงทุนเฉพาะทางโดย dedicated
โปรไฟล์ที่เอื้อต่อการประกอบแบบเอาต์ซอร์ส
บริษัทที่รองรับโปรแกรม ATE พร้อมกันจำนวนมาก โดยมีการแก้ไขบอร์ดบ่อยครั้งและขนาดล็อตที่เล็กและคาดเดาไม่ได้
องค์กรที่การจัดสรรจำนวนวิศวกรภายในให้กับการพัฒนาโปรแกรมทดสอบเหมาะสมกว่าการจัดสรรให้กับวิศวกรรมกระบวนการ SMT
บริษัทที่การออกแบบบอร์ดผลักดันความซับซ้อนของระยะพิชช์ละเอียด, BGA หรือจำนวนเลเยอร์สูงเกินกว่าที่อุปกรณ์ภายในหรือความเชี่ยวชาญในปัจจุบันของตนจะรองรับได้อย่างน่าเชื่อถือ
ทีมที่ต้องการปรับเปลี่ยนการกำหนดค่าแผงวงจรอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องแบกรับอุปกรณ์ทุนที่ไม่ได้ใช้งาน
เกณฑ์ขีดความสามารถหลักสำหรับการประเมินพันธมิตรการเอาต์ซอร์ส
เมื่อมีการเลือกใช้การเอาต์ซอร์สเป็นแนวทางที่ต้องการ การประเมินควรครอบคลุมมากกว่าการขอใบเสนอราคา ด้านความสามารถต่อไปนี้สมควรได้รับการตรวจสอบโดยตรง:
การควบคุมกระบวนการสำหรับแพ็กเกจที่ซับซ้อน
ประเมินโดยเฉพาะว่าพันธมิตรผู้สมัครควบคุมการเกิดช่องว่างใน BGA/QFN และคุณภาพของข้อต่อบัดกรีอย่างไรระบบ SPI 3 มิติและ AOI 3 มิติแบบวงปิด— แทนที่จะใช้เพียง AOI แบบ 2 มิติ — แสดงถึงวงรอบการควบคุมกระบวนการที่มีความสมบูรณ์มากกว่า เนื่องจากข้อมูลการพิมพ์บัดกรีสามารถถูกป้อนกลับไปใช้ปรับแก้พารามิเตอร์การวางชิ้นส่วนหรือการพิมพ์ได้ ก่อนที่ข้อบกพร่องจะถูกส่งต่อไปยังขั้นตอนถัดไป
ความลึกในการตรวจสอบสำหรับแพ็กเกจ BGA/QFN
สำหรับอุปกรณ์ BGA และ QFN ที่พบได้ทั่วไปบนบอร์ด ATE ให้确认ว่าพันธมิตรมีการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์ที่รองรับมุมเอียง ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบรอยประสานที่ถูกซ่อนอยู่ใต้ตัวแพ็กเกจได้ การใช้เอกซเรย์แบบมองจากด้านบนมาตรฐานอาจตรวจไม่พบการถ่ายปัสสาวะที่ด้านไกลของตะแกรงลูกบอล.
สถาปัตยกรรมการติดตามตรวจสอบ
เนื่องจากข้อบกพร่องในการประกอบ ATE มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับผลผลิตจากการทดสอบ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่า MES ของพันธมิตรนั้นรองรับการระบุตัวตนในระดับหน่วย (UID)และการมาร์กด้วยเลเซอร์ ทำให้สามารถติดตามย้อนกลับบอร์ดเฉพาะแผ่นไปยังล็อตของการวางชิ้นส่วน การพิมพ์ครีมบัดกรี และการรีโฟลว์ได้ หากมีความจำเป็นต้องทำการสืบสวนความล้มเหลวในภาคสนามหรือในการทดสอบ
การบัดกรีแบบเลือกจุดและการจัดการเทคโนโลยีแบบผสม
บอร์ด ATE จำนวนมากผสานการใช้คอนเน็กเตอร์แบบ SMT และแบบทะลุรู โดยเฉพาะอินเตอร์คอนเน็กต์ความหนาแน่นสูงและเฮดเดอร์ความแม่นยำสูง ระบบอัตโนมัติการบัดกรีด้วยคลื่นแบบเลือกตำแหน่งพร้อมการปกป้องด้วยไนโตรเจนช่วยลดอัตราข้อบกพร่องและความเสี่ยงจากความเค้นความร้อนเมื่อเทียบกับการบัดกรีด้วยมือบนแอสเซมบลีแบบผสมเทคโนโลยีเหล่านี้
การควบคุมการบิดงอสำหรับการประกอบระยะพิชช์ละเอียด
ประเมินว่าพันธมิตรจัดการกับการโก่งตัวของบอร์ดระหว่างกระบวนการรีโฟลว์อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบอร์ด ATE ที่มีขนาดใหญ่กว่า หรือมีความบางมากกว่าอุปกรณ์หินสังเคราะห์เป็นวิธีการที่ได้รับการยอมรับวิธีหนึ่งในการรักษาความแบนตลอดกระบวนการให้ความร้อนและลดข้อบกพร่องด้านระนาบร่วมของ BGA
ความเหมาะสมในการดำเนินงานสำหรับการผลิตแบบปริมาณน้อยหลากหลายรุ่น
นอกเหนือจากความสามารถทางเทคนิคแล้ว ต้องยืนยันให้ได้ว่ากระบวนการด้านวิศวกรรมและคุณภาพของพันธมิตรนั้นถูกออกแบบมาโดยแท้จริงเพื่อรองรับการเปลี่ยนรุ่นบ่อยครั้งและขนาดล็อตการผลิตที่เล็ก แทนที่จะเป็นเพียงการดัดแปลงมาจากโมเดลการผลิตปริมาณสูง ความแตกต่างนี้สะท้อนให้เห็นได้จากความเร็วที่บอร์ดรุ่นใหม่สามารถผ่านขั้นตอน NPI และเข้าสู่การผลิตได้
ความเป็นไปได้ของโมเดลแบบไฮบริด: การผสมผสานระหว่างการประกอบภายในองค์กรและการประกอบภายนอกองค์กร
สำหรับหลายองค์กร คำตอบที่เป็นจริงไม่ได้เป็นตัวเลือกแบบทวิภาคี โมเดลแบบไฮบริด — โดยคงขั้นตอนการประกอบหลักที่เกี่ยวข้องกับทรัพย์สินทางปัญญาไว้ภายในองค์กร ขณะเดียวกันก็จ้างผลิตแผงวงจรที่ต้องการความแม่นยำสูงหรือมีความซับซ้อนสูงจากภายนอก — สมควรถูกนำมาพิจารณาภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:
มีเพียงบางส่วนของพอร์ตโฟลิโอบอร์ดเท่านั้นที่ต้องการความสามารถขั้นสูงสำหรับ BGA/QFN หรือระยะห่างขาแบบละเอียด ในขณะที่บอร์ดที่ง่ายกว่าสามารถผลิตได้บนไลน์การผลิตภายในที่มีอยู่
การสร้างต้นแบบหรือการผลิต NPI ระยะแรกดำเนินการภายในบริษัทเพื่อเพิ่มความรวดเร็วในการทำซ้ำด้านวิศวกรรม ในขณะที่การผลิตจำนวนมากของแบบที่มีความเสถียรจะถูกย้ายไปยังพันธมิตรภายนอก
กำลังการผลิตภายในรองรับความต้องการพื้นฐาน ในขณะที่พันธมิตรภายนอกรับปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นหรืองานล้นในช่วงรอบโครงการที่มีปริมาณสูง
ข้อแลกเปลี่ยนที่มีอยู่โดยธรรมชาติของโมเดลแบบไฮบริดคือภาระด้านการประสานงานที่เพิ่มขึ้น: เอกสารสองชุด ระบบคุณภาพสองระบบที่ต้องทำให้สอดคล้องกัน และกฎที่ชัดเจนในการกำหนดว่าบอร์ดใดจะถูกส่งไปที่ใด วิธีการนี้ให้ผลลัพธ์ดีที่สุดเมื่อการแบ่งถูกกำหนดโดยเกณฑ์ทางเทคนิคที่ชัดเจน — เช่น ประเภทแพ็กเกจ จำนวนเลเยอร์ ความถี่ในการเปลี่ยนไลน์การผลิต — แทนที่จะตัดสินเป็นกรณี ๆ ไป
ขอการประเมินความเป็นไปได้ในการจ้างงานภายนอก
การทำงานผ่านกรอบแนวคิดนี้ภายในองค์กรเป็นการฝึกฝนที่เป็นประโยชน์ แต่ตัวแปรที่เฉพาะเจาะจงสำหรับโปรแกรมหนึ่ง ๆ ไม่ว่าจะเป็นความซับซ้อนของบอร์ด ขนาดล็อตปัจจุบัน และความถี่ในการแก้ไข แบบสุดท้ายแล้วจะเป็นตัวกำหนดว่าด้านใดของการตัดสินใจที่เหมาะสม ทีมวิศวกรรมของ PCBCart ประเมินพอร์ตโฟลิโอบอร์ด ATE ตามเกณฑ์ที่ระบุไว้ข้างต้น ได้แก่ ความซับซ้อนของแพ็กเกจ ความต้องการในการตรวจสอบ ความต้องการด้านการติดตามย้อนกลับ และความเหมาะสมกับการผลิตแบบ HMLV
ส่งสเปกบอร์ดของคุณหรือแพ็กเกจ Gerber/BOM เพื่อตรวจสอบความเป็นไปได้และ PCBCart จะจัดทำการประเมินเป็นลายลักษณ์อักษรโดยครอบคลุมถึง:
ไม่ว่าความซับซ้อนของบอร์ดของคุณจะเหมาะกับโมเดลการเอาต์ซอร์สมาตรฐานแบบ HMLV หรือจำเป็นต้องใช้แนวทางแบบไฮบริด
ความสามารถของกระบวนการที่สอดคล้องกัน (การจัดการ BGA/QFN, ความลึกในการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์, ข้อกำหนดด้านการตรวจสอบย้อนกลับ)
ในกรณีที่การเปลี่ยนผ่านแบบแบ่งระยะหรือแบบไฮบริด — โดยเริ่มจากล็อตนำร่องก่อนส่งมอบการผลิตเต็มรูปแบบ — มีความเหมาะสม
ส่งรายละเอียดโปรเจกต์ของคุณเพื่อเริ่มต้น หรือ ติดต่อทีมวิศวกรโดยตรงหากมีคำถามเฉพาะเกี่ยวกับโปรแกรมบอร์ดที่กำหนด
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
·ผู้ให้บริการ EMS HMLV ชั้นนำ: สิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อต้องเลือก
·การแจกแจงต้นทุนที่แท้จริงของการประกอบแผงวงจรพิมพ์ HMLV
