Я новачок в дизайні електроніки. Я маю певний досвід роботи з досить складною конструкцією друкованої плати. Я хочу створити товар, який, сподіваємось, продасть багато. Як я можу гарантувати, що конструкція недорога з точки зору виробництва? Я маю на увазі не для виготовлення однієї друкованої плати, а для масового виробництва. Я використовую часто зустрічаються мікроконтролери, такі як інструмент Atmel, Texas. Це шлях до масового виробництва?

Існує тисяча речей, щоб зменшити витрати на виробництво, але деякі важливі

1. Збірка великого обсягу. Це розподіляє витрати на налаштування для партії на більше одиниць. Ви побачите, наприклад, що вартість заготовок на дошці падає надзвичайно швидко в міру збільшення розміру партії.

2. Домовляйтеся про витрати на компоненти. Цінова вартість - лише вихідна точка для переговорів. І як тільки ви почали купувати обсяг і ваші продавці знають, що ви серйозно (і більше не потребуєте підтримки), поверніться та домовляйтеся знову. (Для того, щоб мати сильнішу позицію, конструюйте компоненти з різними джерелами, де це можливо)

3. Скорочення кроків процесу. Наприклад, покриття з накладкою через вкладку додає кроки до виготовлення дошки, а змішування SMT з компонентами наскрізних отворів додає кроки до складання.

4. Зменшіть кількість рядків у BOM. Це зменшує зусилля для придбання та збільшує обсяг, який ви купуєте для кожного номера деталі. Наприклад, якщо у вас є резистори 49,9 і 51,1 Ом, перевірте, чи зможете ви зробити їх однаковим. Або якщо у вас є 3 лінійних регулятора з різними вихідними напругами, використовуйте один і той же регульований тип для всіх, а не 3 різні деталі з фіксованим виходом.

5. Дизайн із максимальною терпимістю. Наприклад, не використовуйте 4-мільйонні треки, якщо ви можете використовувати 6-мільйонні треки. Не вказуйте +/- 10 миль на розмірі дошки, якщо ви можете жити з +/- 25 миль. І т. Д. Чим менші ваші допуски, тим краще ваш урожай. Ще краще, якщо ви зможете зробити допуск досить пухким, ви можете навіть усунути необхідність перевірити його в остаточному тесті.

6. Зробіть дошки менше. Чим більше дощок, які поміщаються на стандартну панель, тим менша вартість матеріалу.

7. Дизайн у доказовості. Це може означати додавання тестових балів для тестера для нігтів, або це може означати можливість дизайну мати можливість перевірити всі необхідні функції самостійно (BIST).

8. Використовуйте стандартні процеси, а не екзотичні: рівень припою з гарячим повітрям замість золотого покриття, через віаси, а не сліпі віаси, зелену маску припою, а не червону тощо, тощо.

Тут уже чудові відповіді, тому я просто додам ще кілька речей.

1. Тісно співпрацюйте зі своїм асемблером та своїм домашнім ПК, вони часто надають dfm (дизайн для зворотного зв'язку з виробництвом), який допоможе зрозуміти, як змінити товар, щоб їм було легше виготовити. Чим вище ви будете гучніше, тим більш прихованим будете про кожну дрібницю, пов’язану з yeild.

2. Мінімізуйте операції по складанню. Чи можете ви позбутися всіх компонентів для поверхневого кріплення на одній стороні вашої дошки? Додавання другої сторони - це ще одна операція по збірці, вони повинні повернутися через лінію, можливо, у перевізників вартість підніметься.

3. Вибір компонентів, ця крихітна частина QFN впевнена, коштує дешево, о, але, виявляється, це коштує мені трохи більше в зборах, тому що для дешевих хлопців, які я використовую, це складніше. Цей наскрізний отвір з'єднувач дешевший за версію для монтажу на поверхню, але якщо використовувати його, це означає, що ваша плата повинна пройти ще один крок при складанні, паянні хвилі, так що вартість зростає.

4. HASL - це дешева обробка поверхні, але вона не має термін зберігання срібного занурення або золота ENIG. При дуже великих обсягах ви можете купувати дошки оптом і користуватися ними протягом декількох місяців. Якщо половина ваших дощок стане ломом через окислення, ви не економите жодних грошей.

5. Зауваження щодо мінімізації часу тестування є актуальним, час - це вартість, а тестування вимагає часу. При помірному обсязі ви, можливо, робите тестування на схему або молюск. При дуже високому обсязі немає часу і грошей на це. Ви, ймовірно, будете робити лише FVT, функціональний тест своєї схеми в кінці рядка. Погані дошки просто йдуть купою, на що можна чи не пізніше. Поки врожайність є прийнятною, ви просто хочете тримати крик лінії.

6. Крім того, що вже було сказано, друковані плати пам’ятайте, що друковані плати мають кілька факторів витрат. Очевидно, розмір пов'язаний з вартістю, але так само є відходами. Дошки виготовляються з панелей, так що ви максимально використовуєте панель, а витрачений матеріал - це саме такий відхід. Крім того, у вашого будинку є список речей, які є стандартними, і речі, які можна виконати, але коштують дорожче. Цей крихітний напевно привабливий, але, можливо, коштує менше використовувати один на 2 мілі більше. Ви повинні проконсультуватися з ними. Дрібні ширини слідів великі, але при переїзді до магазину з великим обсягом, це може мені знову коштувати менше, ніж на 1 або 2 мілі більше.

7. Підрахунок рівня також є великою точкою дискусії. 2 шари дешевше 4, але це? Якщо ви використовуєте цифрову логіку, а введення-виведення вище кажуть 1 МГц, ви можете виявити, що додаткова вартість та час, необхідний для проходження EMI, нівелює ваші заощадження. Я не робив двошарову дошку за роки на мільйон одиниць плюс конструкцій. Однак я це зробив, і в моєму випадку використання годинників із розширеним спектром було рятівником життя для викидів. Однозначно є дошка, де 2-х шар є більш підходящим, але я прихильник 4-х шарів весь час.

8. Детальніше про вибір компонентів. Мені сподобалися відповіді, які говорять про друге джерело, і я думав про рішення використовувати частину cheapo проти чогось більш надійного. Цікаво знати, що хороша ціна часто приховується різними способами. Підштовхуючи дослідження та працюючи, ви можете знайти значно кращі ціни. Не впевнений, де ви знаходитесь, але компанії тут, у США, схоже, дають нам більш високі ціни, ніж тоді, коли я отримую це в Китаї. Часто на ринку Китаю є лише деталі, про які вам доведеться дізнатися, щоб навіть отримати ціни. Колись у мене була компанія, яка представила свою лінійку продуктів, тоді я почала розпитувати їх про те, що виявилося лише для Китаю. Вони зупинилися, запитали мене, як я знаю про них,

9. Домовляйтеся, якщо у вас є обсяг, перша ціна не ціна :) Ймовірно, третя чи четверта ціна - це правильна ціна. Ми просто перейшли від $ 10 до $ 2 на частину, просто сказавши: ні, я не збираюся йти з вашим конкурентом на цьому (що було б правдою). У якийсь момент, майте на увазі, чи деталі для вас рівні? Якщо ви отримуєте більше надійності та підтримки, можливо, кілька центів коштують витрат?

10. Поради. Я припускаю, що ви не гігантська корпорація з глибокими кишенями та маркетингова команда, яка вже обробляє ваш товар? Щоб ви більше були людиною, яка стартувала в цій точці. Я дам вам найкращу пораду, яку я коли-небудь отримував щодо побудови масштабу під час створення компанії чи нового продукту. Не варто. Зосередьтеся на тому, що знадобиться один клієнт або десять. Побудувати для цього. Потім отримайте свою наступну десятку, свою наступну сотню та масштабуйте зі своєю базою клієнтів. Для нас, інженерів, які роблять продукт, не є складною частиною, яку отримує клієнт. Якщо ви виявите, що ви можете продати свій товар, тільки якщо у вас була ціна, яку ви отримали за обсяг ... можливо, це неправильний товар, щоб почати з :) ось чудова стаття про це

Один момент, який інженери часто недооцінюють, це пошук другого джерела для всіх компонентів. Не тільки для цінових переговорів, як згадував @The Photon (у своїй чудовій відповіді), але і щоб переконатися, що вам не доведеться викидати друковані плати, якщо один із ваших компонентів більше не продається, або потрапляти в проблеми, якщо такі є непередбачені проблеми з доставкою / постачанням. Для діодів тощо це досить просто, але також спробуйте знайти регулятори напруги, сумісні з контактами, якщо це можливо навіть мікроконтролери, сумісні з контактами іншого виробника.

Якщо у вас є різні версії схеми, наприклад, вихід NPN / PNP, різні інтерфейси, версії напруги тощо, зазвичай дешевше створити одну плату для всіх версій, а потім створити друковану плату для кожної версії. Потім ви можете зібрати лише ті частини, які потрібні для певної версії.

Якщо у вас залишилося місце на друкованій платі (наприклад, якщо ви задали механічні розміри для друкованої плати), то ви можете додати сліди для захисту ЕМС, наприклад, діоди TVS або конденсатори для роз'єднання.

Один натяк, який я отримав від нашої монтажної компанії (насправді від начальника компанії з 5 чоловік, завжди спілкуючись із замовниками):

У нас була плата з 24 "євро DIN-роз'ємами". Вони схожі на стандартні штифтові заголовки з 2x16 або 3x16 штифтами.

Плата була паяною хвилею, і з'єднувачі були перетягнуті над хвилею паралельно, тобто всі штирі роз'єму були припаяні одночасно. Завдяки цьому рідке олово локально охололо, і ризик виникнення містків між штирями збільшувався. Якщо роз'єми витягнуті над хвилею перпендикулярно, ризик набагато менший.

У нашому випадку у нас було близько 26 дощок, і вони переробляли їх вручну. Але в більших масштабах ви цього не зробили б, і це знизило б урожайність.

Зазвичай дошку перетягують над дошкою з короткою стороною вперед, тому було б добре, якби частини, як довгі заголовки шпильок, були паралельно довгим сторонам.

Визначте кількість, яку планується будувати, ваш географічний регіон та використовуйте відповідні частини та матеріали для цих умов.

Ви можете мати дошку, виготовлену в Китаї у великих кількостях з "американським" або "європейським" дизайном, але це не буде оптимальним. Краще, якщо ви використовуєте деталі, які широко доступні та дешеві на цьому ринку (це може означати використання деталей старшого покоління, використання деталей, поширених у споживчих товарах, або виходу з сучасних деталей, з якими ви не знайомі і не маєте англійського специфікатора, оскільки виробник не зацікавлений продавати менше 50 000 штук за один раз). Для частини конструкції ви можете використовувати перфоровану паперово-фенольну дошку, а для інших деталей - модну багатошарову дошку.

При достатньо великому обсязі забудьте про друге джерело, єдине важливе - це наскільки далеко ви зможете зменшити витрати. Виріб завжди можна переробити. Інженерний час вільний, умовно кажучи. Можливо, вам доведеться використовувати дивні мікроконтролери з непростими системами розвитку, щоб заощадити кілька копійок, з іншого боку, ви можете виявити, що є сенс домовитись про дуже низьку ціну на високому кінці мікро, щоб ви могли скористатися програмним забезпеченням та швидкістю з відкритим кодом до розвитку. Витрати стають набагато м'якішими, коли обсяги стають дійсно великими - я пам'ятаю, можна було отримати дуже вражаючий DSP приблизно за 1/20 від ціни 100 на Digikey, оскільки виробник був мотивований пробитися на цей ринок, а загальна сума грошей все ще була привабливий для них. Вони можуть навіть надавати програмне забезпечення.

Якщо обсяги не є величезними, вам доведеться турбуватися про довгострокову доступність продукції (дивіться на послугу, а також ціну), поширюючи ризик за допомогою декількох постачальників тощо. Будьте уважні до того, щоб замикатися на технологіях, пов'язаних з сильно мінливими. або примхливі продукти. Шість місяців може бути довгим часом деяких продуктів.

Не піддавайтеся спокусі і використовуйте компоненти низької якості - перебудова репутації дуже дорога. Особливо це стосується електромеханічних деталей. Переконайтесь, що будь-які необхідні затвердження агентства з безпеки справжні та актуальні. Не забудьте використати відповідних постачальників для складання - якщо у вас одноразове замовлення на 20 тис. Штук, ви не збираєтесь отримати найвищого зацікавленого постачальника найвищого рівня, якщо там немає справді переконливої ​​історії (за участю майбутнього бізнесу та мінімальний ризик збентеження), а заощадження грошей на низькій збірній будівлі може дійсно зашкодити, коли ви побачите результати. Якщо в компонентах можуть бути патенти, переконайтеся, що потрібні ліцензії існують, а платежі за роялті є актуальними.

Оборонний дизайн стосується всіх етапів життєвого циклу виробу.

Це лише деякі з фаз, з якими може виникнути ваш продукт:

прототипування

Залишати зайві прокладки для компонентів різної вартості добре на ранніх етапах прототипу. Однак, оскільки ваша конструкція наближається до завершення, дошка повинна починати виглядати точно як "масово виготовлена". Це може бути особливо важливим для високочастотних або потужних схем, де форма і розмір міді на друкованій платі так само важливі, як і речі, припаяні до неї. Не забудьте зробити невеликий запуск дощок, використовуючи точно такий же макет і компонент, як і ваш масштабний виробничий цикл.

виготовлення

Як було сказано , слід враховувати виробничі процеси. Це стосується також багатошарових друкованих плат, особливо внутрішніх шарів:

Мідь протравлюється розчином, який потім повинен стікати до того, як наступний шар покриє його, інакше траплятиметься всередину вашої дошки. Пізніше це налагодити важко, тому що це абсолютно непомітно і може не вийти з ладу відразу.

Тож, коли ви укладаєте внутрішні шари дошки, уникайте кишень або греблі, які можуть захоплювати рідкий травник і запобігати належному його стіканню.

Доставка

Скільки разів проект змінюється руками під час збирання? Якщо одна компанія виготовляє плати, інша заправляє компоненти, а третя ставить готову збірку дошки у шафу, мінімізуйте ймовірність збоїв через повторне упакування та розпакування. Це може означати такі речі

• Використовуйте нижньопрофільні з'єднувачі (короткі важелі важче зачепити на міхурову обгортку)
• Дайте інженерам-монтажникам щось захопити, щоб вони не забрали дошку тим, що може зламатися.
• Зробити його легко. Прямокутники легше обмотати, ніж інші фігури, а це означає, що вони з більшою ймовірністю надійдуть до наступного пункту призначення.

Усі хороші відповіді вже тут. Просто додати мій 2с на розробку налагодження / ремонту. Це життєвий факт, що можуть бути деякі підрозділи, які RMA ідуть з нижньої частини (всередині або зовні). Так само, як добре зробити агрегат легко збирати, так це також добре спростити його розбирання, щоб зменшити час повороту таких RMA'd одиниць.

Приклади дизайнерських рішень тут можуть включати баланс використання дрібних компонентів SMA, оскільки крихітні, звичайно, важче обробляти та розміщувати вручну, коли всі інші компоненти вже є на місці. Аналогічно розміщення пакетів речей занадто близько один до одного може призвести до пошкодження тепла з ними при видаленні та заміні компонентів, що знаходяться поблизу, що призведе до необхідності фактичної заміни двох або більше компонентів, навіть якщо тільки один з них вийшов з ладу.

Інший - зменшення розміру тепла, що розсіюється, лише до необхідних розмірів. Знову при видаленні та заміні деталей, якщо накладка деталі підключена до надмірно великої заливки або іншої функції відведення тепла, що розсіює тепло, теплову гармату потрібно буде застосовувати довше, що забезпечує можливість пошкодження деталей поблизу або пошкодженої поверхні / шарів дошки, що означає взагалі замінивши пристрій.

Надмірно обмежені або сконцентровані колекції компонентів також ускладнять ремонт, наприклад, якщо один компонент блокує доступ до того, який потрібно замінити, або просто запобігає доступу для ручного зондування.

Друге джерело також має велике значення щодо роботи RMA для масово виготовленої продукції, яка повинна вироблятися протягом певного часу.

Такі міркування, звичайно, є дещо вторинними щодо обмежень, накладених DFM, та функціональності та загальної фізичної конструкції продукту, але все ж слід враховувати будь-який потенційно продукт масового ринку.