Πάνελ PCB για Ογκώδη Παραγωγή: Κόστος και Απόδοση

Ένα πάνελ κατασκευής που χωράει περισσότερες σανίδες δεν είναι απαραίτητα το πιο οικονομικό πάνελ. Εάν η έκθεση σε ελαττώματα, ο χρόνος επιθεώρησης ή οι απώλειες κατά τη συναρμολόγηση είναι υψηλότερα, το κόστος ανά αποδεκτό PCB μπορεί να είναι χειρότερο ακόμη και όταν το ονομαστικό κόστος ανά πάνελ είναι χαμηλότερο.

Αυτή η ανάλυση της τοποθέτησης πάνελ PCB για μαζική παραγωγή συγκρίνει εναλλακτικές λύσεις διάταξης χρησιμοποιώντας έναν κοινό παρονομαστή: καλά κυκλώματα που παραδίδονται στην πραγματικότητα σύμφωνα με τους συμφωνημένους κανόνες αποδοχής. Ένα λειτουργικό υποθετικό μοντέλο κόστους δείχνει γιατί η τιμή του πάνελ και η αξιοποίηση της γεωμετρικής επιφάνειας δεν επαρκούν από μόνες τους.

Για την ορολογία διάταξης, ξεκινήστε με τα βασικά στοιχεία της διαμόρφωσης πάνελ PCB . Τα παρακάτω στοιχεία είναι υποθέσεις μοντέλων και όχι λειτουργικές αποδόσεις Highleap ή εγγυημένες τιμές. Αντικαταστήστε τα με πραγματικά στοιχεία παραγωγής πριν επιλέξετε μια διάταξη.

Ξεχωριστά πάνελ κατασκευής, συστοιχίες SMT και μονάδες παράδοσης

Ένα πάνελ εργασίας κατασκευής είναι η περιοχή υποστρώματος που υποβάλλεται σε επεξεργασία μέσω της κατασκευής PCB. Μπορεί να περιέχει πολλαπλές συστοιχίες πελατών, περιθώρια διεργασίας, κουπόνια δοκιμής ή χαρακτηριστικά εργαλείων. Η διάταξή του συχνά περιορίζεται από τον εξοπλισμό του κατασκευαστή. Μια συστοιχία συναρμολόγησης SMT είναι αυτό που χειρίζεται η γραμμή τοποθέτησης ή το εξάρτημα, συνήθως με ράγες, fiducials και έναν σταθερό χάρτη X-by-Y. Μια μονάδα παράδοσης μπορεί να είναι μία συστοιχία, ένα χαρτοκιβώτιο μεμονωμένων τεμαχίων ή ένα ΣΕΤ αγοράς. Η σύγχυση αυτών των τριών επιπέδων καθιστά αδύνατη την δίκαιη αξιολόγηση της τιμής ανά πάνελ.

Για μικροσκοπικές πλακέτες των οποίων η άκρη ή ο σχεδιασμός SMT καθορίζει το στυλ της συστοιχίας, πρώτα καθορίστε τους βασικούς περιορισμούς διάταξης στην αναλυτική παρουσίαση πάνελ μικρού PCB . Η μέθοδος βελτιστοποίησης εδώ υποθέτει ότι οι υποψήφιες συστοιχίες έχουν ήδη περάσει τους αρχικούς ελέγχους σχεδιασμού και σκοπιμότητας εξοπλισμού.

Υπολογισμός κόστους ανά αποδεκτό κύκλωμα

Ένας προμηθευτής μπορεί να προσφέρει χαμηλότερη τιμή ανά λειτουργικό πάνελ για μια επιθετικά ενσωματωμένη διάταξη. Αυτό δεν αποδεικνύει χαμηλότερο κόστος παράδοσης PCB. Κατ' ελάχιστον, υπολογίστε το αναμενόμενο κόστος ανά αποδεκτό κύκλωμα για κάθε κατάλληλη εναλλακτική λύση. Στο στάδιο της κατασκευής, μια απλοποιημένη εξίσωση σχεδιασμού είναι:

Εκτιμώμενο κόστος κατασκευής ανά αποδεκτό κύκλωμα = συνολικό σχετικό κόστος κατασκευής πάνελ ÷ αναμενόμενα αποδεκτά κυκλώματα από αυτά τα πάνελ.

Για ένα σταθερό μοντέλο ανά πάνελ: Κόστος ανά αποδεκτό κύκλωμα ≈ κόστος ανά πάνελ ÷ (κυκλώματα ανά πάνελ × αναμενόμενο κλάσμα αποδοχής ανά κύκλωμα). Αυτή είναι μια μέση προσέγγιση σχεδιασμού. Υποθέτει ότι το κλάσμα αποδοχής μπορεί να εφαρμοστεί στις θέσεις των κυκλωμάτων και ότι το κόστος για τα απορριπτόμενα τεμάχια εργασίας αναπαρίσταται κατάλληλα. Δεν μοντελοποιεί συσχετισμένες βλάβες πλήρους πάνελ, πολιτικές επισκευής, περιορισμούς ελλιπούς πίνακα ή απορρίμματα μικτών αναθεωρήσεων. Αυτές οι επιδράσεις πρέπει να εξετάζονται ξεχωριστά.

Μια πλήρης υποθετική σύγκριση

Εξετάστε δύο ήδη εφικτές διατάξεις για μία έκδοση έκδοσης PCB. Όλα τα ποσά και τα ποσοστά αποδοχής που αναφέρονται παρακάτω είναι ενδεικτικά δεδομένα μοντελοποίησης και όχι τιμές Highleap, ισχυρισμοί απόδοσης ή δυνατότητες διεργασίας.

Η Επιλογή Β ενσωματώνει περισσότερα κυκλώματα σε ένα πάνελ, αλλά παράγει υψηλότερο μοντελοποιημένο κόστος ανά αποδεκτό κύκλωμα: 132 $ ÷ (18 × 0.94) ≈ 7.80 $ έναντι 84 $ ÷ (12 × 0.97) ≈ 7.22 $. Σε μια ποσότητα σχεδιασμού 25,000 πλακετών, αυτή η διαφορά είναι ουσιώδης. Δεν αποτελεί απόδειξη ότι όλες οι συστοιχίες 18-up είναι χειρότερες. Αντίθετα, καταδεικνύει γιατί ο αριθμός των μονάδων από μόνος του αποτελεί ανεπαρκές κριτήριο αγοράς.

Δοκιμή ευαισθησίας: τι θα καθιστούσε την Επιλογή Β ανταγωνιστική;

Χρησιμοποιήστε ως στόχο το μοντελοποιημένο κόστος ανά αποδεκτό κύκλωμα της Επιλογής Α, περίπου 7.216 $. Με κόστος πάνελ 132 $ και 18 θέσεις, η Επιλογή Β θα απαιτούσε ένα κλάσμα αποδοχής περίπου 132 $ ÷ (18 × 7.216 $) = 101.6% . Αυτό είναι αδύνατο με αυτά τα υποτιθέμενα κόστη. Επομένως, για να ταιριάξει η Επιλογή Β με την Α, πρέπει να αλλάξει τουλάχιστον μία μοντελοποιημένη υπόθεση—το κόστος πάνελ της πρέπει να μειωθεί, ο αριθμός των κυκλωμάτων της πρέπει να αυξηθεί ή το κόστος/αποδοχή της Α πρέπει να επιδεινωθεί. Η αύξηση της αποδοχής της Β από 94% ακόμη και σε 100% δίνει 132 $ ÷ 18 = 7.33 $ ανά αποδεκτή πλακέτα, ακόμα πάνω από την υποτιθέμενη τιμή των 7.22 $ της Επιλογής Α.

Αυτός ο τύπος ελέγχου ευαισθησίας μετατρέπει αόριστες φράσεις όπως «βελτίωση της απόδοσης» σε ένα συγκεκριμένο όριο απόφασης. Ωστόσο, η σύγκριση μόνο του κόστους κατασκευής δεν αρκεί εάν η συστοιχία υποβάλλεται επίσης σε SMT ή δοκιμή.

Συμπεριλάβετε την απόδοση συναρμολόγησης και άλλες απώλειες κατάντη

Μια τελική απόφαση παραγωγής μπορεί να χρειαστεί να συνδυάσει το κόστος κατασκευής, συναρμολόγησης, δοκιμής, αποεπένδυσης, συσκευασίας και έκτακτων εξόδων. Ένα ευρύτερο μοντέλο είναι:

Συνολικό κόστος ανά αποστελλόμενο αποδεκτό προϊόν = (κατασκευή + συναρμολόγηση + δοκιμή + εγκεκριμένη επανεπεξεργασία/σκραπ + αφαίρεση πάνελ + συσκευασία + αποσβεσμένη εγκατάσταση) ÷ αποδεκτά αποστελλόμενα προϊόντα.

Αποφύγετε τη διπλή καταμέτρηση των απορριφθέντων που έχουν ήδη ενσωματωθεί στην τιμή παράδοσης που έχει ανακοινώσει ο προμηθευτής. Εάν η προσφορά του προμηθευτή αφορά ανά αποδεκτή πλακέτα, η εσωτερική απόδοση κατασκευής του ενδέχεται να αντικατοπτρίζεται ήδη σε αυτήν την τιμή. Εάν ο αγοραστής δημιουργήσει ένα εσωτερικό μοντέλο από κάτω προς τα πάνω, χρησιμοποιήστε το σωστό στάδιο κόστους και παρονομαστή για κάθε λειτουργία.

Ένας δεύτερος ενδεικτικός υπολογισμός: κατανομή εγκατάστασης

Ας υποθέσουμε ότι η μία συστοιχία απαιτεί ένα εφάπαξ φωτιστικό αξίας 400 δολαρίων και η άλλη ένα φωτιστικό αξίας 1,000 δολαρίων. Η ονομαστική κατανομή εγκατάστασης ανά αποδεκτή μονάδα στις 500 μονάδες είναι 0.80 δολάρια έναντι 2.00 δολαρίων. Στις 25,000 μονάδες μειώνεται στα 0.016 δολάρια έναντι 0.040 δολαρίων. Μια πιλοτική παραγγελία μπορεί επομένως να ευνοήσει ένα διαφορετικό πάνελ από ένα σταθερό επαναλαμβανόμενο πρόγραμμα παραγωγής — υπό την προϋπόθεση ότι λαμβάνονται επίσης υπόψη η πιστοποίηση της νέας συστοιχίας, ο προγραμματισμός της μηχανής και οι πιθανές αλλαγές στη διαδικασία.

Μια RFQ που απλώς ζητά την «καλύτερη τιμή του πάνελ» δεν μπορεί να αποκαλύψει αυτούς τους συμβιβασμούς. Ζητήστε ξεχωριστά τα εργαλεία/NRE, τον αριθμό των αποδεκτών κυκλωμάτων που κοστολογούνται και τις συνθήκες δοκιμής και παράδοσης που περιλαμβάνονται.

Λογαριασμός για Απόρριψη σε Επίπεδο Πίνακα

Δεν επηρεάζουν όλα τα ελαττώματα ένα κύκλωμα ανεξάρτητα. Ένα τοπικό βραχυκύκλωμα μπορεί να απορρίψει μια θέση πλακέτας. Ένα συμβάν επιμετάλλωσης, πλαστικοποίησης ή χειρισμού θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο πολλαπλές θέσεις ή ένα πλήρες επεξεργασμένο πάνελ. Ένα πρόβλημα με το στένσιλ, το εξάρτημα ή τον φούρνο SMT μπορεί να επηρεάσει μια ενωμένη συστοιχία. Η αντιμετώπιση κάθε βλάβης ως ανεξάρτητου τυχαίου συμβάντος 3% ή 6% μπορεί επομένως να υποτιμήσει τη συσχετισμένη απώλεια.

Ζητήστε από τον κατασκευαστή να διακρίνει τις απορρίψεις ανά θέση από τις απορρίψεις σε επίπεδο πίνακα . Σκεφτείτε έναν υποθετικό πίνακα 18-up όπου ένα ελάττωμα σε επίπεδο πίνακα ακυρώνει και τις 18 θέσεις: η αναμενόμενη απώλεια από αυτό το ένα συμβάν είναι πολύ μεγαλύτερη από ένα απομονωμένο κύκλωμα που παρουσιάζει βλάβη. Ορισμένοι αγοραστές απαγορεύουν επίσης την αποστολή ενός πίνακα με σημειωμένες ή ελλείπουσες θέσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, η αποδεκτή μονάδα παράδοσης μπορεί να είναι ο πλήρης πίνακας που είναι σε καλή κατάσταση και όχι τα μεμονωμένα κυκλώματα καλής λειτουργίας. Η πολιτική παρονομαστή και ανακατασκευής/αντικατάστασης πρέπει να ταιριάζει με την παραγγελία αγοράς.

Για την ορολογία αγοράς, ο οδηγός παράδοσης και τοποθέτησης σε πάνελ PCB SET εξηγεί γιατί οι «100 συστοιχίες» δεν μπορούν να εξισωθούν αυτόματα με «1,800 καλές πλακέτες».

Ερωτήματα ποιότητας που επηρεάζουν την οικονομία των πάνελ

• Μπορεί ο προμηθευτής να αποστείλει έναν πίνακα με μία αποτυχημένη θέση; Εάν όχι, πώς αντιμετωπίζεται η αξία του;
• Μπορεί μια πλακέτα που έχει υποστεί ζημιά να αφαιρεθεί και να αποσταλεί ξεχωριστά ένα άλλο αποδεκτό κομμάτι ή πρέπει η συστοιχία να παραμείνει πλήρης;
• Σε ποιο στάδιο δοκιμάζονται ηλεκτρικά τα κυκλώματα και πώς καταγράφονται οι κακές θέσεις;
• Περιλαμβάνονται οι περιοχές κουπονιών και ελέγχου διεργασιών στην προσφερόμενη ποσότητα πίνακα;
• Το επίδομα σκραπ έχει ήδη τιμολογηθεί στην αποδεκτή τιμή διατροφής ή εμφανίζεται ως ξεχωριστό ενδεχόμενο;
• Η αποεπένδυση προκαλεί επιπλέον απορρίψεις και ποιος ευθύνεται για αυτές τις απώλειες;

Δεν υπάρχει μία και μοναδική σωστή απάντηση για όλα τα προγράμματα παραγωγής. Η σύμβαση πρέπει να ορίζει ποια μονάδα περνάει την έγκριση και ποιος προμηθευτής παρέχει τα αποδεικτικά στοιχεία.

Έλεγχος απόδοσης και καταλληλότητας εξοπλισμού

Ένας μεγάλος αριθμός κυκλωμάτων ανά συστοιχία μπορεί να μειώσει τον αριθμό των εργασιών φόρτωσης, αλλά μόνο εάν η συστοιχία παραμένει συμβατή με τον πραγματικό εξοπλισμό. Το πλάτος του μεταφορικού ιμάντα, η στήριξη του φούρνου, η ακαμψία του στένσιλ, η διαδρομή τοποθέτησης, το οπτικό πεδίο AOI, η χωρητικότητα του εξαρτήματος δοκιμής και ο κύκλος αποεπένδυσης ενδέχεται να ανταποκρίνονται διαφορετικά σε μεγαλύτερες συστοιχίες. Το μεγαλύτερο πάνελ μπορεί επίσης να απαιτεί περισσότερα εξαρτήματα χειρισμού ή ειδική συσκευασία.

Μια ανασκόπηση παραγωγής θα πρέπει να ζητά πληροφορίες που αφορούν τη μηχανή, όχι απλώς ένα ένθετο σχέδιο. Στο στάδιο της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), αξιολογήστε τη μορφή του πίνακα διεργασίας, το πρόγραμμα διάτρησης και δρομολόγησης, την κατανομή και την καταγραφή του χαλκού. Στο στάδιο της συναρμολόγησης, αξιολογήστε την απόδοση εκτύπωσης και τοποθέτησης του στένσιλ, την υποστήριξη επαναδιαμόρφωσης, την επιθεώρηση και την πρόσβαση στην επαναδιαμόρφωση. Κατά την αποστολή, αξιολογήστε εάν η αποδεκτή μονάδα είναι πίνακας ή μονές, και σε ποιο στάδιο αφαιρούνται οι ράγες.

Οι ευρύτεροι περιορισμοί της πάνελ SMT αποτελούν χρήσιμο υπόβαθρο. Μια ουσιαστική σύγκριση κόστους καταγράφει υποθέσεις για τη συγκεκριμένη γραμμή αντί να ισχυρίζεται ότι κάθε επιπλέον πλακέτα ανά συστοιχία αυξάνει την ωριαία απόδοση κατά το ίδιο ποσοστό.

Πάγωμα ενός επαναλήψιμου πίνακα για εκτελέσεις όγκου

Ένα πρωτότυπο πάνελ αποδεικνύει ότι ορισμένες σανίδες μπορούν να κατασκευαστούν και να χειριστούν. Δεν αποδεικνύει αυτόματα τη σταθερότητα σε όγκο. Κατά την εισαγωγή μιας συστοιχίας παραγωγής, αντιμετωπίστε τον προσανατολισμό, τη δομή των ραγών, τις θέσεις των γλωττίδων, τα κουπόνια διεργασίας και τη δειγματοληψία επιθεώρησης ως ένα ελεγχόμενο πακέτο κατασκευής.

Ακολουθία έκδοσης και πιστοποίησης

1. Παγώστε την αναθεώρηση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος του προϊόντος. Βεβαιωθείτε ότι και οι δύο εναλλακτικές λύσεις πάνελ χρησιμοποιούν την ίδια εγκεκριμένη στοίβαξη, φινίρισμα, οπές και κρίσιμο περίγραμμα.
2. Καταγράψτε τα σχέδια κατασκευής και συναρμολόγησης των πάνελ ξεχωριστά όπου η μορφή κατασκευής διαφέρει από τη συστοιχία πελατών.
3. Επικύρωση χειρισμού συναρμολόγησης. Επιβεβαιώστε τον μεταφορικό ιμάντα, τη στερέωση, τη στήριξη του στένσιλ, τον προσανατολισμό της σανίδας, την προσβασιμότητα της αφαίρεσης πάνελ και τα διάκενα του εξοπλισμού.
4. Ορίστε τα αποδεικτικά στοιχεία του πρώτου άρθρου. Μετρήστε τα κρίσιμα χαρακτηριστικά περιγράμματος/ακμής, επαληθεύστε τον αποδεκτό αριθμό κυκλωμάτων και ελέγξτε τα ελαττώματα μετά το προβλεπόμενο στάδιο διαχωρισμού.
5. Εκτελέστε μια ουσιαστική πιλοτική εφαρμογή. Καταγράψτε την πραγματική απόδοση της διεργασίας, τον χρόνο επανεπεξεργασίας, τις αστοχίες των πάνελ και τον χειρισμό ανά συστοιχία αντί να βασίζεστε μόνο σε ένα υποτιθέμενο ελάχιστο εργοστασιακό όριο.
6. Υπολογίστε ξανά το κόστος. Αντικαταστήστε τις εκτιμήσεις με δεδομένα ειδικής απόδοσης και κύκλου και επαληθεύστε εάν το NRE ή η απόδοση αλλάζουν την εμπορική επιλογή.
7. Πάγωμα της αναθεώρησης πίνακα. Απαιτείται έλεγχος για μεταγενέστερες αλλαγές σε ράγες, γλωττίδες, προσανατολισμό, μέγεθος πάνελ και κατάσταση παράδοσης, ακόμη και αν τα δεδομένα της μεμονωμένης πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) παραμένουν αμετάβλητα.

Για τον εξοπλισμό οπτικής μεταφοράς και δικτύου, αυτός ο έλεγχος είναι χρήσιμος όταν οι πλακέτες, οι κάρτες γραμμής και οι διεπαφές κεντρικού υπολογιστή μοιράζονται μια πλατφόρμα εξοπλισμού αλλά απαιτούν διαφορετικές διαδρομές πίνακα. Η υπηρεσία πλακέτας οπτικής επικοινωνίας PCB περιγράφει αυτές τις οικογένειες πλακέτας εξοπλισμού.

Χρησιμοποιήστε την ίδια βάση κόστους και αποδοχής και για τους δύο προμηθευτές

Ζητήστε από τον προμηθευτή να δείξει πώς οι προτεινόμενες εξοικονομήσεις επηρεάζουν τον εγκεκριμένο σχεδιασμό , όχι απλώς να προσφέρει χαμηλότερη τιμή υλικού. Μια αλλαγή στο υπόστρωμα, τη γεωμετρία του χαλκού, το φινίρισμα ή την κρίσιμη ακμή μπορεί να απαιτεί επαναξιολόγηση, εξαλείφοντας το φαινομενικό πλεονέκτημα προμήθειας. Εάν αξιολογείτε μια πλακέτα με δυνατότητα σύνδεσης, ο οδηγός κόστους της πλακέτας οπτικού πομποδέκτη ενσωματώνει επιλογές πάνελ με φινιρίσματα HDI, laminate και συνδετήρων.

Συχνές ερωτήσεις για την τοποθέτηση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων όγκου (PCB)

Είναι πάντα η συστοιχία με το καλύτερο κλάσμα επιφάνειας πλακέτας η πιο οικονομική;

Όχι. Η γεωμετρική πυκνότητα αγνοεί ορισμένα από τα κόστη διεργασίας και όλες τις αλλαγές στην απόδοση ή τον χειρισμό της συναρμολόγησης. Συγκρίνετε το αναμενόμενο και στη συνέχεια το παρατηρούμενο κόστος ανά αποδεκτή μονάδα.

Πρέπει να βελτιστοποιήσουμε το κόστος ανά λειτουργικό πάνελ ή ανά πάνελ παράδοσης;

Αρχικά, προσδιορίστε τη μονάδα εμπορικής αποδοχής. Τα πάνελ εργασίας είναι εσωτερικές μονάδες παραγωγής. Οι πελάτες συνήθως πληρώνουν για αποδεκτές γυμνές σανίδες, αποδεκτές τελικές συστοιχίες ή συμφωνημένα SET. Κανονικοποιήστε σε αυτήν τη μονάδα.

Πότε πρέπει να παγώσει η διάταξη του πίνακα;

Αφού ο πραγματικός κατασκευαστής και ο συναρμολογητής που ακολουθεί έχουν εγκρίνει τον χειρισμό, τον διαχωρισμό και την αποδοχή, και το πρώτο σχέδιο/πιλοτικό σχέδιο έχει καθορίσει ποιοι έλεγχοι αλλαγών απαιτούνται, μια πρωτότυπη διάταξη από μόνη της δεν επαρκεί για όλα τα προγράμματα.

Μπορεί ένας υποτιθέμενος αριθμός απόδοσης να εμφανιστεί σε ένα μοντέλο RFQ;

Ναι, εάν προσδιορίζεται σαφώς ως υπόθεση σεναρίου και όχι ως ιστορική εργοστασιακή ικανότητα ή εγγύηση. Για μια πραγματική απόφαση ανάθεσης, αναζητήστε δεδομένα που καταδεικνύουν τη σχετική διαδικασία και τον όγκο παραγωγής.

Αίτημα για αξιολόγηση του Volume-Panel

Για να συγκρίνετε δύο διατάξεις, στείλτε τα δημοσιευμένα σχέδια PCB, τα σχέδια υποψήφιων συστοιχιών, την επιθυμητή ποσότητα αποδεκτής πλακέτας, το εύρος συναρμολόγησης, τις συνθήκες παράδοσης και τους γνωστούς περιορισμούς χειρισμού. Η Highleap μπορεί να εξετάσει τις συγκεκριμένες υποθέσεις προσφοράς και να προσδιορίσει τους ελέγχους που απαιτούνται πριν επιλέξει μια συστοιχία ογκομετρικής παραγωγής. Φόρμα προσφοράς PCB της Highleap.