Jestem początkującym w projektowaniu elektroniki. Mam pewne doświadczenie z dość skomplikowanym projektowaniem PCB. Chcę zaprojektować produkt, który, mam nadzieję, będzie dużo sprzedawał. Jak mogę się upewnić, że projekt jest niedrogi z punktu widzenia produkcji? Mam na myśli nie jedną produkcję PCB, ale masową produkcję. Używam powszechnie znanych mikrokontrolerów, takich jak atmel, instrument z Teksasu. Czy to jest droga do masowej produkcji?

Jest tysiące rzeczy, które należy rozważyć, aby obniżyć koszty produkcji, ale niektóre z nich są najważniejsze

1. Zbuduj w wysokiej głośności. To rozkłada koszty konfiguracji dla partii na więcej jednostek. Przekonasz się na przykład, że koszt półfabrykatów deski spada bardzo szybko, gdy zwiększasz wielkość partii.

2. Negocjuj koszty komponentów. Cena katalogowa jest tylko punktem wyjścia do negocjacji. A kiedy zaczniesz kupować w ilościach i Twoi dostawcy wiedzą, że mówisz poważnie (i nie będziesz potrzebować więcej wsparcia), wróć i negocjuj ponownie. (Aby mieć silniejszą pozycję, w miarę możliwości projektuj komponenty z wielu źródeł)

3. Zmniejsz liczbę kroków procesu. Na przykład powlekany panelem „in-pad” dodaje etapy do produkcji płyt, a mieszanie SMT z komponentami z otworami dodaje etapy do montażu.

4. Zmniejsz liczbę linii w BOM. Zmniejsza to wysiłek związany z zakupami i zwiększa wolumen zakupu dla każdego numeru części. Na przykład, jeśli masz rezystory 49,9 i 51,1 oma, sprawdź, czy możesz po prostu ustawić je wszystkie na taką samą wartość. Lub, jeśli masz 3 liniowe regulatory o różnych napięciach wyjściowych, użyj tego samego typu regulowanego dla wszystkich z nich zamiast 3 różnych części o stałym wyjściu.

5. Projektuj z maksymalną tolerancją. Na przykład, nie używaj 4 milionów ścieżek, jeśli możesz użyć 6 milionów ścieżek. Nie określaj +/- 10 mils na rozmiar planszy, jeśli możesz żyć z +/- 25 mils. Itd. Im luźniejsze tolerancje, tym lepsza wydajność. Co więcej, jeśli uda ci się uczynić tolerancję wystarczająco luźną, możesz nawet wyeliminować potrzebę jej testowania w teście końcowym.

6. Zmniejsz swoje deski. Im więcej desek pasuje do standardowego panelu, tym niższy koszt materiału.

7. Projektowanie w testowalności. Może to oznaczać dodanie punktów testowych dla testera gwoździ lub może oznaczać możliwość samodzielnego przetestowania przez projekt wszystkich niezbędnych funkcji (BIST).

8. Używaj standardowych procesów zamiast egzotycznych: poziom lutowania gorącym powietrzem zamiast pozłacania, poprzez przelotki zamiast ślepych przelotek, zielona maska ​​lutownicza zamiast czerwonego itp. Itp.

Już kilka świetnych odpowiedzi tutaj, więc dodam jeszcze kilka rzeczy.

1. Ściśle współpracuj z asemblerem i fab house z pcb, często dostarczają dfm (projekt do informacji zwrotnej na temat produkcji), które pomogą Ci zrozumieć, jak zmienić produkt, aby był łatwiejszy do wyprodukowania. Im wyższy poziom głośności, tym bardziej będziesz rozmyślny o każdym drobiazgu związanym z dzieckiem.

2. Zminimalizuj operacje montażowe. Czy potrafisz uciec od wszystkich elementów do montażu powierzchniowego po jednej stronie deski? Dodanie drugiej strony to kolejna operacja montażu, muszą wrócić przez linię, może u przewoźników koszty wzrosną.

3. Wybór komponentów, ta niewielka część QFN jest z pewnością tania, ale okazuje się, że kosztuje mnie to trochę więcej w montażu, ponieważ trudniej jest dla tanich facetów, których używam. To złącze przelotowe jest tańsze niż wersja do montażu powierzchniowego, ale jego użycie oznacza, że ​​Twoja płytka musi przejść kolejny etap montażu, lutowania na fali, więc koszty wzrosną.

4. HASL jest tanim wykończeniem powierzchni, ale nie ma trwałości srebrnego zanurzenia lub złotego ENIG. Przy naprawdę dużych ilościach możesz kupować deski masowo i używać ich przez kilka miesięcy. Jeśli połowa twoich desek stanie się złomowana z powodu utleniania, nie oszczędzasz żadnych pieniędzy.

5. Komentarze na temat minimalizacji czasu testu są trafne, czas to koszt, a testowanie zajmuje dużo czasu. Przy umiarkowanej głośności możesz wykonywać testy obwodów lub małży. Przy bardzo dużej głośności nie ma na to czasu ani pieniędzy. Prawdopodobnie będziesz robił tylko FVT, test funkcjonalny obwodu na końcu linii. Złe deski po prostu układają się w stos, na który później można spojrzeć. Dopóki wydajność jest akceptowalna, po prostu chcesz, aby linia krzyczała.

6. Płytki drukowane oprócz tego, co już powiedziano, należy pamiętać, że płytki drukowane mają kilka czynników kosztowych. Oczywiście rozmiar jest związany z kosztami, ale podobnie jak marnotrawstwo. Deski są wykonane z paneli, więc aby zmaksymalizować wykorzystanie panelu, zmarnowany materiał to tylko marnotrawstwo. Również twój fab house ma listę rzeczy, które są standardowe, i rzeczy, które są wykonalne, ale kosztują więcej. To maleństwo z pewnością jest atrakcyjne, ale może kosztuje mniej niż dwa miliony. Powinieneś to sprawdzić. Małe szerokości śladów są świetne, ale przy przeprowadzce do sklepu z dużymi ilościami może mnie znowu kosztować tylko o 1 lub 2 miliony więcej.

7. Liczba warstw to także duży punkt dyskusji. 2 warstwy są tańsze niż 4, ale czy tak? Jeśli wykonujesz logikę cyfrową, a powyżej I / O powiedzą 1 MHz, może się okazać, że dodatkowy koszt i czas wymagany do przejścia EMI neguje twoje oszczędności. Od lat nie robiłem płyty dwuwarstwowej na milionie jednostek plus projekty. Jednak zrobiłem to i w moim przypadku użycie zegara o widmie rozproszonym było ratunkiem dla emisji. Zdecydowanie jest trochę planszy, w której 2 warstwy są bardziej odpowiednie, ale ja jestem zwolennikiem 4 warstw przez cały czas.

8. Więcej na temat wyboru komponentów. Podobały mi się odpowiedzi, które mówią o drugim pozyskiwaniu, i zastanawiałem się nad decyzją o zastosowaniu taniej części zamiast czegoś bardziej niezawodnego. Co ciekawe, dobra cena jest często ukryta na różne sposoby. Naciskając na badania i pracę, możesz znaleźć znacznie lepsze ceny. Nie jestem pewien, gdzie się znajdujesz, ale wydaje się, że Twoi znajomi w Stanach Zjednoczonych oferują nam wyższe ceny niż wtedy, gdy dostaję go w Chinach. Często istnieją części sprzedawane tylko na rynek chiński, o których musisz się dowiedzieć, aby uzyskać nawet wycenę. Kiedyś weszła firma i zaprezentowała swoją linię produktów, a potem zacząłem pytać ich o produkty, które okazały się tylko w Chinach. Zatrzymali się, zapytali mnie, skąd o nich wiem,

9. Negocjuj, jeśli masz wolumen, ta pierwsza cena nie jest ceną :) Prawdopodobnie trzecia lub czwarta cena jest odpowiednią ceną. Po prostu poszliśmy z 10 $ do 2 $ po prostu mówiąc: nie, idę z twoim konkurentem w tej sprawie (co byłoby prawdą). W pewnym momencie pamiętaj jednak, czy części mają dla Ciebie taką samą wartość? Jeśli otrzymujesz większą niezawodność i wsparcie, być może kilka centów jest warte kosztów?

10. Rada. Zakładam, że nie jesteś gigantyczną korporacją z głębokimi kieszeniami i zespołem marketingowym, który już hipnotyzuje twój produkt? W tym momencie jesteś raczej start-upem jednoosobowym. Dam ci najlepszą radę, jaką kiedykolwiek miałem na temat budowania w skali przy zakładaniu firmy lub nowego produktu. Nie rób Skoncentruj się na tym, czego potrzeba, aby uzyskać jednego lub dziesięciu klientów. Zbuduj do tego. Następnie zdobądź kolejne dziesięć, następne sto i skaluj z bazą klientów. Dla nas inżynierów tworzenie produktu nie jest najtrudniejszą częścią zdobywania klienta. Jeśli okaże się, że możesz sprzedać swój produkt tylko wtedy, gdy miałeś cenę, którą otrzymujesz na dużą skalę ... być może to zły produkt na początek :) oto świetny artykuł na ten temat

Jednym z punktów, który jest często niedoceniany przez inżynierów, jest znalezienie drugiego źródła dla wszystkich komponentów. Nie tylko do negocjacji cen, jak wspomniał @The Photon (w swojej wspaniałej odpowiedzi), ale także, aby upewnić się, że nie będziesz musiał wyrzucać obwodów drukowanych, jeśli jeden z twoich komponentów nie jest już sprzedawany, lub wpadać w problemy, jeśli są nieprzewidziane problemy z dostawą / dostawą. W przypadku diod itp. Jest to dość łatwe, ale spróbuj również znaleźć regulatory napięcia zgodne z pinami, a jeśli to możliwe, nawet mikrokontrolery kompatybilne z pinami innego producenta.

Jeśli masz różne wersje swojego obwodu, np. Wyjście NPN / PNP, różne interfejsy, wersje napięciowe itp., Zwykle taniej jest utworzyć jedną płytkę drukowaną dla wszystkich wersji, a następnie utworzyć płytkę drukowaną dla każdej wersji. Następnie możesz złożyć tylko części potrzebne do konkretnej wersji.

Jeśli pozostało trochę miejsca na płytce drukowanej (np. Jeśli podałeś wymiary mechaniczne płytki drukowanej), możesz dodać ślady dla ochrony EMC, takie jak diody TVS lub kondensatory odsprzęgające.

Jedna wskazówka, którą otrzymałem od naszej firmy montażowej (właściwie od szefa 5-osobowej firmy, zawsze rozmawiającej z klientami):

Mieliśmy płytę z 24 „złączami euro DIN”. Są jak standardowe złącza szpilkowe z pinami 2x16 lub 3x16.

Płytka została przylutowana falowo, a złącza przeciągnięto wzdłuż fali równolegle, tj. Wszystkie styki złącza zostały przylutowane w tym samym czasie. Z tego powodu płynna cyna stygła lokalnie, a ryzyko mostków między kołkami wzrosło. Jeśli złącza zostaną przeciągnięte prostopadle do fali, ryzyko jest znacznie mniejsze.

W naszym przypadku mieliśmy około 26 plansz i przerobiliśmy je ręcznie. Ale na większą skalę nie zrobiłbyś tego, a to obniżyłoby wydajność.

Zazwyczaj deska jest przeciągana na deskę krótszym bokiem do przodu, więc byłoby dobrze, gdyby części takie jak długie listwy kołkowe były równoległe do długich boków.

Zdecyduj, jakie ilości planujesz zbudować, region geograficzny i użyj odpowiednich części i materiałów do tych warunków.

Możesz mieć tablicę wyprodukowaną w Chinach w dużych ilościach w stylu „US” lub „European”, ale nie będzie ona optymalna. Lepiej jest, jeśli używasz części, które są powszechnie dostępne i tanie na tym rynku (co może oznaczać użycie części starszej generacji, części wspólnych w produktach konsumenckich lub porzucenie nowoczesnych części, których nie znasz i nie masz angielskiej karty danych, ponieważ producent nie jest zainteresowany sprzedażą mniej niż 50 000 sztuk na raz). Możesz wybrać perforowaną papierowo-fenolową płytę do części projektu i fantazyjną wielowarstwową płytę do innych części.

W wystarczająco dużej objętości zapomnij o drugim źródle, jedyną ważną rzeczą jest to, jak daleko możesz obniżyć koszty. Produkt zawsze można przeprojektować. Relatywnie rzecz biorąc, czas inżynierii jest wolny. Być może będziesz musiał użyć dziwnych mikrokontrolerów z nieporęcznymi systemami programistycznymi, aby zaoszczędzić kilka groszy, z drugiej strony może się okazać, że warto wynegocjować bardzo niską cenę na wyższej klasy mikro, abyś mógł skorzystać z oprogramowania i prędkości open source w górę rozwoju. Koszty stają się znacznie mniejsze, gdy wolumeny stają się naprawdę duże - przypominam sobie, że udało się uzyskać bardzo imponujący procesor DSP za około 1/20 ceny 100 w Digikey, ponieważ producent był zmotywowany do wejścia na ten rynek, a łączna kwota pieniędzy wciąż była atrakcyjny dla nich. Mogą nawet dostarczyć oprogramowanie.

Jeśli wolumeny nie są ogromne, musisz się martwić o długoterminową dostępność produktów (spójrz na historię, a także cenę), rozłóż ryzyko, korzystając z usług wielu dostawców itp. Zachowaj ostrożność przy blokowaniu technologii związanych z bardzo niestabilnymi lub modne produkty. Sześć miesięcy może być długim okresem użytkowania niektórych produktów.

Nie ulegaj pokusie i używaj komponentów niskiej jakości - odbudowa reputacji jest bardzo droga. Dotyczy to zwłaszcza części elektromechanicznych. Upewnij się, że wszelkie wymagane atesty agencji bezpieczeństwa są oryginalne i aktualne. Pamiętaj, aby do montażu użyć odpowiednich dostawców - jeśli masz jednorazowe zamówienie na 20 000 sztuk, nie zyskasz choćby najmniejszego zainteresowania dostawcą z najwyższej półki, chyba że znajdzie się tam naprawdę przekonująca historia (obejmująca przyszły biznes i minimalne ryzyko zawstydzenia) i oszczędność pieniędzy w domu montażowym po obniżonej stawce może naprawdę zaszkodzić, gdy zobaczysz wyniki. Jeśli komponenty mogą obejmować patenty, sprawdź, czy wymagane licencje są na miejscu, a opłaty licencyjne są aktualne.

Projekt obronny dotyczy wszystkich faz cyklu życia produktu.

To tylko niektóre fazy, z którymi może spotkać się Twój produkt:

prototypowanie

Pozostawienie dodatkowych padów dla komponentów o różnej wartości jest dobre na wczesnych etapach prototypu. Jednak gdy projekt dobiega końca, plansza powinna zacząć wyglądać dokładnie tak, jak „produkowana masowo”. Może to być szczególnie ważne w przypadku obwodów o wysokiej częstotliwości lub dużej mocy, w których kształt i rozmiar miedzi na płytce drukowanej jest tak samo ważny, jak elementy do niej wlutowane. Nie zapomnij wykonać niewielkiej serii desek przy użyciu dokładnie tego samego układu i komponentu, co seria produkcyjna na dużą skalę.

produkcja

Jak wspomniano , należy wziąć pod uwagę procesy produkcyjne. Dotyczy to również wielowarstwowych płytek drukowanych, zwłaszcza warstw wewnętrznych:

Miedź wytrawia się roztworem, który musi następnie odpłynąć, zanim kolejna warstwa ją zakryje, w przeciwnym razie trawienie zostanie uwięzione w desce. Jest to strasznie trudne do późniejszego debugowania, ponieważ jest całkowicie niewidoczne i może nie zawieść od razu.

Dlatego podczas układania wewnętrznych warstw deski należy unikać kieszeni lub zapór, które mogłyby uwięzić płynny środek trawiący i uniemożliwić jego prawidłowe spuszczanie.

Wysyłka 

Ile razy projekt zmienia właściciela podczas procesu kompilacji? Jeśli jedna firma produkuje płytki drukowane, inna wypełnia komponenty, a trzecia umieszcza gotowy zespół płytki w obudowie, minimalizuje ryzyko awarii z powodu wielokrotnego pakowania i rozpakowywania. To może znaczyć coś takiego

• Użyj łączników o niższym profilu (krótsze ramiona dźwigni są trudniejsze do zaczepienia o folię bąbelkową)
• Daj technikom coś do złapania, aby nie podnieśli deski przez coś, co mogłoby się zerwać.
• Ułatw owinięcie. Prostokąty są łatwiejsze do zawinięcia niż inne kształty, co oznacza, że ​​łatwiej będzie bezpiecznie dotrzeć do następnego miejsca docelowego.

Wszystkie dobre odpowiedzi już tutaj. Wystarczy dodać moje 2c do projektowania do debugowania / naprawy. Faktem jest, że mogą istnieć niektóre jednostki, które są RMA od niższego szczebla (wewnętrznie lub zewnętrznie). Tak jak dobrze jest sprawić, by urządzenie było łatwe w montażu, tak samo dobrze jest, aby ułatwić demontaż urządzenia, aby skrócić czas zwrotu takich jednostek RMA.

Przykłady decyzji projektowych mogą obejmować zachowanie równowagi przy użyciu mniejszych komponentów SMA, ponieważ te małe są oczywiście trudniejsze do ręcznego przenoszenia i umieszczania, gdy wszystkie inne komponenty są już na miejscu. Podobnie umieszczanie paczek rzeczy zbyt blisko siebie może prowadzić do ich uszkodzenia cieplnego podczas wyjmowania i wymiany pobliskich komponentów, powodując konieczność faktycznej wymiany dwóch lub więcej komponentów, nawet jeśli tylko jeden z nich ulegnie awarii.

Kolejnym jest zmniejszenie wielkości wlewów rozpraszających ciepło do tak dużych, jak to konieczne. Ponownie podczas wyjmowania i wymiany części, jeśli podkładka części jest połączona z niepotrzebnie dużą płytką wylewającą lub inną płytką rozpraszającą ciepło, opalarka będzie musiała zostać nałożona na dłużej, co pozwoli na uszkodzenie pobliskich elementów lub uszkodzonej powierzchni / warstw płyty, co oznacza wymiana urządzenia całkowicie.

Nadmiernie ograniczone lub skoncentrowane kolekcje komponentów również skomplikują naprawę, np. Jeśli jeden komponent blokuje dostęp do tego, który ma zostać wymieniony lub po prostu uniemożliwia dostęp do ręcznego sondowania.

Drugie zaopatrzenie ma również duży wpływ na pracę RMA w przypadku masowo produkowanych produktów, które mają być wytwarzane przez pewien czas.

Takie względy są oczywiście w pewnym stopniu drugorzędne w stosunku do ograniczeń nałożonych przez DFM oraz funkcjonalności i ogólnego projektu fizycznego produktu, ale nadal należy je brać pod uwagę w przypadku każdego produktu potencjalnie masowego rynku.