Seri Üretim için PCB Panelizasyonu: Maliyet ve Verimlilik

Daha fazla devre kartı barındıran bir üretim paneli, mutlaka daha ekonomik bir panel anlamına gelmez. Hata riski, denetim süresi veya sonraki montaj kayıpları daha yüksekse, panel başına nominal maliyet daha düşük olsa bile, kabul edilen PCB başına maliyeti daha kötü olabilir.

Seri üretim için PCB panellemesinin bu analizi, ortak bir payda kullanarak yerleşim alternatiflerini karşılaştırır: kararlaştırılan kabul kuralları altında gerçekten teslim edilen iyi devreler. Çalışılmış varsayımsal bir maliyet modeli, panel fiyatının ve geometrik alan kullanımının neden tek başına yetersiz olduğunu göstermektedir.

Yerleşim terminolojisi için, PCB panelizasyonunun temelleriyle başlayın . Aşağıdaki rakamlar Highleap'in işletme verimliliği veya garantili fiyatları yerine model varsayımlarıdır; bir yerleşim seçmeden önce bunları gerçek üretim verileriyle değiştirin.

Ayrı Üretim Panelleri, SMT Dizileri ve Teslimat Üniteleri

Üretim çalışma paneli , PCB üretiminde işlenen alt tabaka alanıdır. Birden fazla müşteri dizisi, işlem payı, test numunesi veya takım özelliği içerebilir; düzeni genellikle üreticinin ekipmanıyla sınırlıdır. SMT montaj dizisi, yerleştirme hattının veya fikstürün işlediği, genellikle raylar, referans noktaları ve sabit bir X-Y haritasına sahip olan kısımdır. Bir teslimat birimi , bir dizi, tekli kartlardan oluşan bir kutu veya bir satın alma SETİ olabilir. Bu üç seviyenin karıştırılması, panel başına fiyatın adil bir şekilde değerlendirilmesini imkansız hale getirir.

Kenar veya SMT tasarımının dizi stilini belirlediği küçük devre kartları için, öncelikle küçük PCB panelleştirme kılavuzunda temel yerleşim kısıtlamalarını belirleyin . Buradaki optimizasyon yöntemi, aday dizilerin ilk tasarım ve ekipman uygunluk kontrollerinden zaten geçtiğini varsayar.

Kabul edilen devre başına maliyeti hesaplayın

Bir tedarikçi, agresif bir şekilde iç içe geçmiş yerleşim için çalışma paneli başına daha düşük bir fiyat sunabilir. Bu, teslim edilen PCB maliyetinin daha düşük olacağını kanıtlamaz. En azından, her nitelikli alternatif için kabul edilen devre başına beklenen maliyeti hesaplayın . Üretim aşamasında, basitleştirilmiş bir planlama denklemi şöyledir:

Kabul edilen devre başına tahmini üretim maliyeti = toplam ilgili üretim paneli maliyeti ÷ bu panellerden beklenen kabul edilen devre sayısı.

Kararlı bir panel başına model için: Kabul edilen devre başına maliyet ≈ panel başına maliyet ÷ (panel başına devre sayısı × beklenen devre başına kabul oranı). Bu, ortalama bir planlama yaklaşımıdır; kabul oranının devre konumlarına uygulanabileceğini ve atılan iş parçalarının maliyetlerinin uygun şekilde temsil edildiğini varsayar. İlişkili tam panel arızalarını, onarım politikalarını, eksik dizi kısıtlamalarını veya karışık revizyonlu hurdaları modellemez. Bu etkiler ayrı olarak incelenmelidir.

Tamamen varsayımsal bir karşılaştırma

Yayınlanmış bir PCB revizyonu için halihazırda uygulanabilir iki düzeni ele alalım. Aşağıdaki tüm tutarlar ve kabul oranları , Highleap fiyatları, verim iddiaları veya süreç yetenekleri değil, örnek modelleme girdileridir.

B seçeneği, tek bir panele daha fazla devre sığdırır ancak kabul edilen devre başına daha yüksek bir modellenmiş maliyet üretir: 132 $ ÷ (18 × 0.94) ≈ 7.80 $'a karşılık 84 $ ÷ (12 × 0.97) ≈ 7.22 $. 25,000 adetlik bir planlama miktarında, bu fark önemlidir. Bu, tüm 18'li dizilerin daha kötü olduğunun kanıtı değildir. Aksine, yalnızca birim sayısının neden yetersiz bir satın alma kriteri olduğunu göstermektedir.

Duyarlılık testi: B seçeneğini rekabetçi kılan ne olurdu?

Hedef olarak, A seçeneğinin kabul edilen devre başına modellenen maliyetini, yaklaşık 7.216 $, kullanalım. 132 $ panel maliyeti ve 18 pozisyonla, B seçeneği yaklaşık 132 $ ÷ (18 × 7.216 $) = %101.6'lık bir kabul oranına ihtiyaç duyar . Bu varsayılan maliyetler altında bu imkansızdır. Bu nedenle, B'nin A ile eşleşmesi için, modellenen varsayımlardan en az birinin değişmesi gerekir; panel maliyeti düşmeli, devre sayısı artmalı veya A'nın maliyetleri/kabul oranı kötüleşmelidir. B'nin kabul oranını %94'ten %100'e çıkarmak, kabul edilen kart başına 132 $ ÷ 18 = 7.33 $ verir ki bu da A'nın varsayılan 7.22 $'ının üzerindedir.

Bu tür bir hassasiyet kontrolü, "verimi artırmak" gibi belirsiz ifadeleri somut bir karar eşiğine dönüştürür. Ancak, dizi SMT veya test aşamalarından da geçiyorsa, yalnızca üretim maliyetini karşılaştırmak yeterli değildir.

Montaj verimi ve diğer sonraki aşama kayıplarını dahil edin.

Son üretim kararı, imalat, montaj, test, panelden ayırma, paketleme ve tek seferlik maliyetleri bir araya getirmeyi gerektirebilir. Daha geniş bir model şu şekildedir:

Sevkiyatı tamamlanan ve onaylanan ürün başına toplam maliyet = (imalat + montaj + test + onaylı yeniden işleme/hurda + panel sökme + paketleme + amortize edilmiş kurulum) ÷ sevkiyatı tamamlanan ve onaylanan ürün sayısı.

Tedarikçinin teklif ettiği teslimat fiyatına zaten dahil edilmiş olan reddedilen ürünlerin çift sayılmasından kaçının. Tedarikçi teklifi kabul edilen kart başına ise, dahili üretim verimliliği zaten bu fiyata yansıtılmış olabilir. Alıcı dahili bir aşağıdan yukarıya model oluşturuyorsa, her işlem için doğru maliyet aşamasını ve paydayı kullanın.

İkinci bir örnek hesaplama: kurulum tahsisi

Bir panelin 400 dolarlık tek seferlik bir montaj gerektirdiğini, diğerinin ise 1,000 dolarlık bir montaj gerektirdiğini varsayalım. 500 adetlik siparişte kabul edilen birim başına nominal kurulum maliyeti sırasıyla 0.80 dolar ve 2.00 dolardır. 25,000 adetlik siparişte ise bu rakam 0.016 dolara ve 0.040 dolara düşmektedir. Bu nedenle, yeni panelin kalifikasyonu, makine programlaması ve potansiyel süreç değişiklikleri de dikkate alındığı takdirde, pilot sipariş, istikrarlı ve düzenli bir üretim programından farklı bir paneli tercih edebilir.

Sadece "en iyi panel fiyatı"nı soran bir teklif talebi (RFQ), bu ödünleşmeleri ortaya koyamaz. Kalıp/Ar-Ge maliyetlerini ayrı olarak, fiyatlandırılan kabul edilen devre sayısını ve test ve teslimat koşullarını da dahil ederek talep edin.

Panel Düzeyinde Reddedilme Durumunu Açıklayın

Her arıza tek bir devreyi bağımsız olarak etkilemez. Yerel bir kısa devre, bir devre kartı konumunu devre dışı bırakabilir. Kaplama, laminasyon veya taşıma sırasında oluşan bir olay, birden fazla konumu veya işlenmiş bir panelin tamamını tehlikeye atabilir. SMT şablonu, fikstür veya fırın sorunu, birleştirilmiş bir diziyi etkileyebilir. Bu nedenle, her arızayı bağımsız %3 veya %6'lık rastgele bir olay olarak ele almak, ilişkili kayıpları hafife alabilir.

Üreticiden, pozisyon bazındaki kusurları panel düzeyindeki kusurlardan ayırmasını isteyin . Varsayımsal bir 18'li dizi düşünün; panel düzeyindeki bir kusur tüm 18 pozisyonu geçersiz kılıyor: bu tek olaydan kaynaklanan beklenen kayıp, tek bir arızalı izole devreden çok daha büyüktür. Bazı alıcılar ayrıca işaretlenmiş veya eksik pozisyonlara sahip bir dizinin gönderilmesini de yasaklar; bu durumda, kabul edilen teslimat birimi, tek tek sağlam devreler değil, tamamen sağlam bir dizi olabilir . Payda ve yeniden işleme/değiştirme politikanız satın alma siparişiyle eşleşmelidir.

Satın alma terminolojisi için, PCB SET teslimat ve panelizasyon kılavuzu, "100 dizi"nin neden otomatik olarak "1,800 adet sağlam kart" ile eşdeğer tutulamayacağını açıklamaktadır.

Panel ekonomisini etkileyen kalite sorunları

• Tedarikçi, bir pozisyonu arızalı olan bir diziyi gönderebilir mi? Eğer gönderemezse, değeri nasıl değerlendirilir?
• Arızalı bir devre kartı çıkarılıp yerine sağlam bir parça ayrı olarak gönderilebilir mi, yoksa dizinin tamamı mı kalmalıdır?
• Devreler hangi aşamada elektriksel olarak test edilir ve hatalı konumlar nasıl kaydedilir?
• Teklif edilen panel miktarına kupon ve proses kontrol bölgeleri dahil mi?
• Hurda payı, kabul edilen tahta fiyatına zaten dahil edilmiş mi, yoksa ayrı bir ihtiyat kalemi olarak mı gösteriliyor?
• Panel sökme işlemi ek atık ürünlere yol açar mı ve bu kayıpların sorumluluğu kime aittir?

Tüm üretim programları için tek bir doğru yanıt yoktur. Sözleşmede hangi birimin kabul edileceği ve hangi tedarikçinin kanıt sunacağı belirtilmelidir.

Veri aktarım hızını ve ekipman uygunluğunu kontrol edin.

Dizi başına yüksek devre sayısı, yükleme işlemlerinin sayısını azaltabilir, ancak bu yalnızca dizinin gerçek ekipmanla uyumlu kalması koşuluyla geçerlidir. Konveyör genişliği, fırın desteği, şablon sertliği, yerleştirme hareketi, AOI görüş alanı, test fikstürü kapasitesi ve panel çıkarma döngüsü, daha büyük dizilere farklı tepkiler verebilir. Daha büyük panel ayrıca daha fazla taşıma fikstürü veya özel ambalaj gerektirebilir.

Üretim incelemesi, yalnızca iç içe geçmiş bir çizim değil, makineyle ilgili bilgileri de talep etmelidir. PCB aşamasında, proses paneli formatı, delme ve yönlendirme programı, bakır dağılımı ve hizalaması değerlendirilmelidir. Montaj aşamasında, şablon baskı ve yerleştirme verimliliği, reflow desteği, inceleme ve yeniden işleme erişimi değerlendirilmelidir. Sevkiyat aşamasında, kabul edilen ünitenin panel mi yoksa tekli mi olduğu ve rayların hangi aşamada çıkarıldığı değerlendirilmelidir.

Daha geniş kapsamlı SMT panelizasyon kısıtlamaları faydalı bir arka plan oluşturur. Anlamlı bir maliyet karşılaştırması, her ek kartın saatlik çıktıyı aynı yüzdeyle artırdığı iddiasında bulunmak yerine, belirli hat için varsayımları kaydeder.

Hacimli Çalıştırmalar için Tekrarlanabilir Bir Paneli Dondurun

Bir prototip panel, bazı levhaların üretilebileceğini ve işlenebileceğini kanıtlar. Ancak bu, seri üretimde istikrarı otomatik olarak kanıtlamaz. Üretim dizisi oluşturulurken, yönlendirme, ray yapısı, sekme konumları, işlem kuponları ve denetim örneklemesi kontrollü bir üretim paketi olarak ele alınmalıdır.

Yayın ve nitelendirme sırası

1. Ürün PCB revizyonunu dondurun. Her iki panel alternatifinin de aynı onaylı katman düzenini, yüzey işlemini, deliklerini ve kritik dış hatlarını kullandığından emin olun.
2. İmalat ve montaj paneli çizimlerini ayrı ayrı belgeleyin. Üretim formatının müşteri yelpazesinden farklı olduğu yerlerde.
3. Montaj işleminin doğruluğunu teyit edin. Konveyör, fikstür, şablon desteği, pano yönlendirmesi, panel sökme erişilebilirliği ve ekipman boşluklarını doğrulayın.
4. İlk makale kanıtını tanımlayın. Kritik dış hat/kenar özelliklerini ölçün, kabul edilen devre sayısını doğrulayın ve planlanan ayırma aşamasından sonra kusurları inceleyin.
5. Anlamlı bir pilot uygulama gerçekleştirin. Fabrika tarafından varsayılan minimum değerlere güvenmek yerine, gerçek işlem verimliliğini, yeniden işleme süresini, panel arızalarını ve dizi başına işlem sayısını kaydedin.
6. Maliyeti yeniden hesaplayın. Tahminleri nitelikli çıktı ve döngü verileriyle değiştirin ve NRE veya verimliliğin ticari tercihi değiştirip değiştirmediğini doğrulayın.
7. Dizi revizyonunu dondurun. Tek PCB verisi değişmemiş olsa bile, raylarda, bağlantı noktalarında, yönlendirmede, panel boyutunda ve teslimat durumunda yapılacak sonraki değişiklikler için inceleme gereklidir.

Optik iletim ve ağ ekipmanları için, bu kontrol, kartlar, hat kartları ve ana bilgisayar arayüzleri aynı ekipman platformunu paylaştığında ancak farklı panel yollarına ihtiyaç duyduğunda kullanışlıdır. Optik iletişim PCB hizmeti, bu ekipman-kart ailelerini tanımlar.

Her iki tedarikçi için de aynı maliyet ve kabul esasını kullanın.

Tedarikçiden, yalnızca daha düşük malzeme fiyatı vermekle kalmayıp, önerilen tasarrufların onaylanmış tasarımı nasıl etkilediğini göstermesini isteyin . Alt tabaka, bakır geometrisi, yüzey işlemi veya kritik kenarda yapılacak bir değişiklik, yeniden yeterlilik gerektirebilir ve görünürdeki tedarik avantajını ortadan kaldırabilir. Takılabilir modül kartı değerlendiriyorsanız, optik alıcı-verici PCB maliyet kılavuzu , panel seçeneklerini HDI, laminat ve konektör yüzey işlemleriyle entegre eder.

Seri Üretim PCB Panelizasyonu Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

En iyi levha alanı oranına sahip dizilim her zaman en ekonomik olan mıdır?

Hayır. Geometrik yoğunluk, işlem maliyetlerinin bir kısmını ve verim veya montaj işlemindeki tüm değişiklikleri göz ardı eder. Beklenen ve ardından kabul edilen birim başına gözlemlenen maliyeti karşılaştırın.

Maliyet optimizasyonunu çalışma paneli başına mı yoksa teslimat paneli başına mı yapmalıyız?

Öncelikle ticari kabul birimini belirleyin. Çalışma panelleri dahili üretim birimleridir; müşteriler genellikle kabul edilmiş ham kartlar, kabul edilmiş bitmiş diziler veya üzerinde anlaşılmış SET'ler için ödeme yaparlar. Bu birime göre normalleştirin.

Panel düzeni ne zaman dondurulmalıdır?

Asıl imalatçı ve son montajcı, elleçleme, ayırma ve kabul işlemlerini onayladıktan ve ilk örnek/pilot plan hangi değişiklik kontrollerinin gerekli olduğunu belirledikten sonra. Yalnızca bir prototip düzeni, tüm programlar için yeterli kanıt teşkil etmez.

Teklif talebi (RFQ) modelinde varsayılan verim rakamı yer alabilir mi?

Evet, eğer bu durum tarihsel bir fabrika kapasitesi veya garantisi yerine açıkça bir senaryo varsayımı olarak tanımlanmışsa. Gerçek bir ödül kararı için, ilgili süreci ve üretim hacmini gösteren verilere başvurulmalıdır.

Toplu İnceleme Talebi

İki düzeni karşılaştırmak için, yayınlanmış PCB çizimlerini, aday dizi çizimlerini, hedef kabul edilen kart miktarını, montaj kapsamını, teslimat koşullarını ve bilinen taşıma kısıtlamalarını gönderin. Highleap, belirli teklif varsayımlarını inceleyebilir ve seri üretim dizisini seçmeden önce gerekli kontrolleri belirleyebilir. Highleap'in PCB teklif formu.