Tôi là người mới bắt đầu thiết kế điện tử. Tôi có một số kinh nghiệm với thiết kế PCB khá phức tạp. Tôi muốn thiết kế một sản phẩm hy vọng sẽ bán được nhiều. Làm thế nào để tôi đảm bảo rằng thiết kế không tốn kém từ quan điểm sản xuất? Tôi có nghĩa là không cho một chế tạo PCB duy nhất mà cho sản xuất hàng loạt. Tôi sử dụng các bộ vi điều khiển thường thấy như atmel, Texas instrument. Đây có phải là cách để đi cho sản xuất hàng loạt?

Có một ngàn điều cần xem xét để giảm chi phí sản xuất, nhưng một số trong những điều quan trọng là

1. Xây dựng với khối lượng cao. Điều này trải đều chi phí thiết lập cho một đợt trên nhiều đơn vị hơn. Ví dụ, bạn sẽ thấy rằng chi phí của bảng trống giảm rất nhanh khi bạn tăng kích thước lô.

2. Đàm phán chi phí thành phần của bạn. Giá niêm yết chỉ là điểm khởi đầu để đàm phán. Và một khi bạn đã bắt đầu mua với số lượng lớn và các nhà cung cấp của bạn biết rằng bạn nghiêm túc (và sẽ không cần thêm hỗ trợ), hãy quay lại và đàm phán lại. (Để có vị trí vững chắc hơn, hãy thiết kế các thành phần đa nguồn bất cứ khi nào có thể)

3. Giảm các bước quy trình. Ví dụ, mạ qua lớp đệm thêm các bước để sản xuất bảng và trộn SMT với các bộ phận thông qua lỗ thêm các bước để lắp ráp.

4. Giảm số lượng dòng trong BOM. Điều này làm giảm nỗ lực mua và tăng khối lượng bạn mua cho mỗi số phần. Ví dụ: nếu bạn có cả hai điện trở ohm 49,9 và 51,1, hãy kiểm tra xem bạn có thể làm cho chúng có cùng giá trị không. Hoặc, nếu bạn có 3 bộ điều chỉnh tuyến tính với điện áp đầu ra khác nhau, hãy sử dụng cùng loại có thể điều chỉnh cho tất cả chúng thay vì 3 bộ phận đầu ra cố định khác nhau.

5. Thiết kế trong khả năng chịu đựng càng nhiều càng tốt. Ví dụ: không sử dụng 4 triệu bản nhạc nếu bạn có thể sử dụng 6 triệu bản nhạc. Không chỉ định +/- 10 triệu trên kích thước bảng nếu bạn có thể sống với +/- 25 triệu. V.v. Càng giảm dung sai của bạn, năng suất của bạn càng tốt. Thậm chí tốt hơn, nếu bạn có thể làm cho dung sai đủ lỏng, bạn thậm chí có thể loại bỏ sự cần thiết phải kiểm tra nó trong thử nghiệm cuối cùng.

6. Làm cho bảng của bạn nhỏ hơn. Càng nhiều bảng phù hợp trên một bảng tiêu chuẩn, chi phí vật liệu càng thấp.

7. Thiết kế trong khả năng kiểm tra. Điều này có thể có nghĩa là thêm điểm kiểm tra cho người kiểm tra giường hoặc có thể có nghĩa là làm cho thiết kế có thể tự kiểm tra tất cả các tính năng cần thiết (BIST).

8. Sử dụng các quy trình tiêu chuẩn thay vì các quy trình kỳ lạ: mức độ hàn không khí nóng thay vì mạ vàng, thông qua vias thay vì vias mù, mặt nạ hàn màu xanh lá cây thay vì màu đỏ, v.v.

Đã có một số câu trả lời tuyệt vời ở đây vì vậy tôi sẽ chỉ thêm một vài điều nữa.

1. Làm việc chặt chẽ với nhà lắp ráp và nhà máy fab pcb của bạn, họ thường cung cấp dfm (thiết kế cho phản hồi sản xuất) sẽ giúp bạn hiểu cách thay đổi sản phẩm của mình để dễ dàng sản xuất hơn. Bạn càng tăng âm lượng, bạn sẽ càng hiểu rõ hơn về mọi điều nhỏ nhặt liên quan đến mình.

2. Giảm thiểu hoạt động lắp ráp. Bạn có thể thoát khỏi tất cả các thành phần gắn trên bề mặt trên một mặt của bảng của bạn? Thêm bên thứ hai là một hoạt động khác để lắp ráp, họ phải quay trở lại dây chuyền, có thể trong chi phí vận chuyển sẽ tăng lên.

3. Lựa chọn thành phần, phần QFN nhỏ bé đó chắc chắn là rẻ, nhưng hóa ra nó tốn kém hơn một chút khi lắp ráp vì nó khó hơn đối với những kẻ rẻ tiền mà tôi đang sử dụng. Điều này thông qua đầu nối lỗ rẻ hơn so với phiên bản gắn trên bề mặt, nhưng sử dụng nó có nghĩa là bo mạch của bạn phải trải qua một bước khác khi lắp ráp, hàn sóng, do đó chi phí của bạn tăng lên.

4. HASL là lớp hoàn thiện bề mặt giá rẻ nhưng nó không có thời hạn sử dụng của bạc ngâm hoặc vàng ENIG. Với khối lượng thực sự cao, bạn có thể mua bảng với số lượng lớn và sử dụng chúng trong nhiều tháng. Nếu một nửa bảng của bạn trở thành phế liệu vì quá trình oxy hóa, bạn sẽ không tiết kiệm bất kỳ khoản tiền nào.

5. Nhận xét về việc giảm thiểu thời gian thử nghiệm là đúng thời điểm, thời gian là chi phí và thử nghiệm mất thời gian. Với âm lượng vừa phải, bạn có thể thực hiện kiểm tra vỏ sò hoặc vỏ sò. Với khối lượng rất cao không có thời gian hay tiền bạc cho việc đó. Bạn có thể sẽ chỉ thực hiện FVT, một bài kiểm tra chức năng của mạch của bạn ở cuối dòng. Bảng xấu chỉ đi trong một đống, mà có thể hoặc không thể xem xét sau này. Vì vậy, miễn là năng suất được chấp nhận, bạn chỉ muốn tiếp tục la hét.

6. PCB ngoài những gì đã nói, hãy nhớ rằng pcbs có một số yếu tố chi phí. Rõ ràng kích thước có liên quan đến chi phí nhưng lãng phí cũng vậy. Bảng được làm trong các bảng để bạn tối đa hóa việc sử dụng bảng, lãng phí vật liệu chỉ là lãng phí. Ngoài ra ngôi nhà fab của bạn có một danh sách những thứ là tiêu chuẩn, và những thứ có thể làm được nhưng chi phí cao hơn. Điều nhỏ bé đó chắc chắn rất hấp dẫn nhưng có lẽ chi phí ít hơn để sử dụng một 2 triệu lớn hơn. Bạn nên kiểm tra với họ. Độ rộng dấu vết nhỏ là tuyệt vời nhưng khi chuyển đến một cửa hàng khối lượng lớn, nó có thể có giá thấp hơn một lần nữa với tôi chỉ lớn hơn 1 hoặc 2 triệu.

7. Số lớp cũng là một điểm thảo luận lớn 2 lớp rẻ hơn 4, nhưng phải không? Nếu bạn đang thực hiện logic kỹ thuật số và I / O ở trên nói 1Mhz, bạn có thể thấy rằng chi phí và thời gian cần thiết để vượt qua EMI sẽ phủ nhận khoản tiết kiệm của bạn. Tôi đã không làm một bảng 2 lớp trong nhiều năm với hàng triệu đơn vị thiết kế. Tuy nhiên tôi đã thực hiện chúng, và trong trường hợp của tôi, sử dụng đồng hồ trải phổ là một công cụ tiết kiệm cho sự phát xạ. Chắc chắn có một số bảng trong đó 2 lớp là phù hợp hơn, nhưng tôi luôn ủng hộ 4 lớp.

8. Thêm về lựa chọn thành phần. Tôi thích các câu trả lời nói về nguồn thứ hai, và suy nghĩ về quyết định sử dụng một phần giá rẻ so với một cái gì đó đáng tin cậy hơn. Điều thú vị cần biết là giá tốt thường được ẩn theo nhiều cách khác nhau. Bằng cách thúc đẩy nghiên cứu và làm việc, bạn có thể tìm thấy giá tốt hơn nhiều. Không chắc chắn vị trí của bạn nhưng ở đây tại Hoa Kỳ dường như muốn cung cấp cho chúng tôi giá cao hơn sau đó khi tôi nhận được nó ở Trung Quốc. Thường có những bộ phận chỉ được tiếp thị cho thị trường Trung Quốc mà bạn phải tìm hiểu để thậm chí có được giá cả. Tôi đã từng có một công ty đến và giới thiệu dòng sản phẩm của họ, sau đó tôi bắt đầu hỏi họ về những gì hóa ra chỉ là sản phẩm của Trung Quốc. Họ dừng lại, hỏi tôi làm thế nào tôi biết về họ,

9. Đàm phán, nếu bạn có khối lượng mà giá đầu tiên không phải là giá :) Có lẽ giá thứ ba hoặc thứ tư là giá đúng. Chúng tôi chỉ đi từ $ 10 đến $ 2 trên một phần chỉ bằng cách nói, không tôi sẽ đi với đối thủ cạnh tranh của bạn về điều này (điều này sẽ đúng). Tại một số điểm mặc dù hãy ghi nhớ nếu các phần bằng giá trị với bạn? Nếu bạn nhận được nhiều sự tin cậy và hỗ trợ hơn, có lẽ một vài xu có đáng giá không?

10. Lời khuyên. Tôi sẽ cho rằng bạn không phải là một tập đoàn khổng lồ với túi tiền sâu rộng và một nhóm tiếp thị đã thổi phồng sản phẩm của bạn? Rằng bạn là một người đàn ông khởi nghiệp vào thời điểm này. Tôi sẽ cho bạn lời khuyên tốt nhất tôi từng có về việc xây dựng quy mô khi bắt đầu một công ty hoặc sản phẩm mới. Đừng. Tập trung vào những gì sẽ cần để có được một khách hàng, hoặc mười. Xây dựng cho điều đó. Sau đó, nhận mười, tiếp theo của bạn và quy mô với cơ sở khách hàng của bạn. Đối với chúng tôi, các kỹ sư làm cho sản phẩm không phải là phần khó mà nó có được một khách hàng. Nếu bạn thấy rằng bạn chỉ có thể bán sản phẩm của mình nếu bạn có giá bạn nhận được ở mức lớn ... có lẽ đó là sản phẩm sai để bắt đầu :) đây là một bài viết tuyệt vời về điều đó

Một điểm thường được các kỹ sư đánh giá thấp là tìm nguồn thứ hai cho tất cả các thành phần. Không chỉ để đàm phán về giá, như @The Photon (trong câu trả lời tuyệt vời của anh ấy) đã đề cập, mà còn để đảm bảo bạn không phải vứt bỏ PCB nếu một trong các thành phần của bạn không được bán nữa hoặc gặp sự cố nếu có vấn đề giao hàng / cung cấp không lường trước. Đối với điốt, vv điều đó khá dễ dàng, nhưng cũng cố gắng tìm các bộ điều chỉnh điện áp tương thích pin, nếu có thể, ngay cả các bộ vi điều khiển tương thích pin từ nhà sản xuất khác.

Nếu bạn có các phiên bản mạch khác nhau, ví dụ đầu ra NPN / PNP, giao diện khác nhau, phiên bản điện áp, v.v. thường sẽ rẻ hơn khi tạo một PCB cho tất cả các phiên bản sau đó để tạo PCB cho mọi phiên bản. Sau đó, bạn chỉ có thể lắp ráp các bộ phận cần thiết cho một phiên bản cụ thể.

Nếu bạn còn một khoảng trống trên PCB (ví dụ: nếu bạn đã cung cấp kích thước cơ học cho PCB) thì bạn có thể thêm dấu chân để bảo vệ EMC như điốt TVS hoặc tụ điện tách rời.

Một gợi ý tôi nhận được từ công ty lắp ráp của chúng tôi (thực ra là từ ông chủ của một công ty 5 người, luôn nói chuyện với khách hàng):

Chúng tôi đã có một bảng với 24 "kết nối DIN DIN". Chúng giống như các tiêu đề pin tiêu chuẩn với các chân 2x16 hoặc 3x16.

Bảng được hàn song song và các đầu nối được kéo song song với sóng, tức là tất cả các chân của đầu nối được hàn cùng một lúc. Do đó, thiếc lỏng làm mát cục bộ và nguy cơ cầu nối giữa các chân tăng lên. Nếu các đầu nối được kéo qua sóng vuông góc, rủi ro sẽ nhỏ hơn nhiều.

Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi có khoảng 26 bảng và họ làm lại chúng bằng tay. Nhưng ở quy mô lớn hơn, bạn sẽ không làm điều đó và nó sẽ làm giảm năng suất của bạn.

Thông thường, một bảng được kéo qua một bảng với mặt ngắn phía trước, vì vậy sẽ rất tốt nếu các bộ phận như tiêu đề pin dài song song với các cạnh dài.

Quyết định số lượng bảng của bạn sẽ được xây dựng, khu vực địa lý và sử dụng các bộ phận và vật liệu phù hợp cho các điều kiện đó.

Bạn có thể có một bảng được sản xuất tại Trung Quốc với số lượng lớn với thiết kế "Mỹ" hoặc "Châu Âu", nhưng nó sẽ không tối ưu. Sẽ tốt hơn nếu bạn sử dụng các bộ phận có sẵn rộng rãi và giá rẻ trong thị trường đó (có thể có nghĩa là sử dụng các bộ phận thế hệ cũ, sử dụng các bộ phận phổ biến trong các sản phẩm tiêu dùng hoặc thoát khỏi các bộ phận hiện đại mà bạn không quen thuộc và không có bảng dữ liệu tiếng Anh vì nhà sản xuất không quan tâm đến việc bán ít hơn 50.000 chiếc cùng một lúc). Bạn có thể chọn sử dụng bảng phenol giấy đục lỗ cho một phần của thiết kế và bảng đa lớp lạ mắt cho các bộ phận khác.

Với khối lượng đủ lớn, hãy quên đi việc tìm nguồn cung ứng thứ hai, điều quan trọng duy nhất là bạn có thể giảm chi phí bao xa. Sản phẩm luôn có thể được thiết kế lại. Thời gian kỹ thuật là miễn phí, tương đối nói. Bạn có thể phải sử dụng các bộ vi điều khiển kỳ lạ với các hệ thống phát triển khó sử dụng để tiết kiệm một vài đồng xu, mặt khác bạn có thể thấy hợp lý khi đàm phán mức giá rất thấp trên một vi mô cao cấp hơn để bạn có thể tận dụng phần mềm nguồn mở và tốc độ lên sự phát triển Chi phí trở nên nhẹ nhàng hơn rất nhiều khi khối lượng thực sự lớn - Tôi nhớ rằng có thể có được một DSP rất ấn tượng với giá khoảng 1/20 giá 100 tại Digikey vì nhà sản xuất đã có động lực để thâm nhập vào thị trường đó và tổng số tiền vẫn còn hấp dẫn họ. Họ thậm chí có thể cung cấp phần mềm.

Nếu khối lượng không lớn, bạn phải lo lắng về tính sẵn có của sản phẩm dài hạn (xem hồ sơ theo dõi cũng như giá cả), phân tán rủi ro bằng cách sử dụng nhiều nhà cung cấp, v.v. Hãy cẩn thận về việc khóa vào các công nghệ có liên quan đến biến động cao hoặc sản phẩm mốt. Sáu tháng có thể là một thời gian dài trong cuộc đời của một số sản phẩm.

Đừng chịu thua cám dỗ và sử dụng các thành phần chất lượng thấp - xây dựng lại danh tiếng là rất tốn kém. Điều này đặc biệt áp dụng cho các bộ phận cơ điện. Hãy chắc chắn rằng bất kỳ sự chấp thuận của cơ quan an toàn là chính hãng và hiện tại. Hãy chắc chắn sử dụng các nhà cung cấp phù hợp để lắp ráp - nếu bạn đặt hàng một lần 20 nghìn chiếc, bạn sẽ không nhận được một nhà cung cấp hàng đầu nào quan tâm một chút trừ khi có một câu chuyện thực sự thuyết phục ở đó (liên quan đến kinh doanh trong tương lai và rủi ro xấu hổ tối thiểu) và tiết kiệm tiền cho một nhà lắp ráp tốc độ có thể thực sự bị tổn thương khi bạn nhìn thấy kết quả. Nếu các thành phần có thể liên quan đến bằng sáng chế, hãy chắc chắn xác minh rằng các giấy phép cần thiết được đưa ra và thanh toán tiền bản quyền được cập nhật.

Thiết kế phòng thủ áp dụng cho tất cả các giai đoạn của vòng đời sản phẩm.

Đây chỉ là một số giai đoạn mà sản phẩm của bạn có thể gặp phải:

tạo mẫu

Để lại các miếng đệm bổ sung cho các thành phần có giá trị khác nhau là tốt, trong giai đoạn đầu của một nguyên mẫu. Tuy nhiên, khi thiết kế của bạn gần hoàn thành, bảng sẽ bắt đầu trông giống hệt như "sản xuất hàng loạt". Điều này có thể đặc biệt quan trọng đối với các mạch tần số cao hoặc công suất cao trong đó hình dạng và kích thước của đồng trên PCB cũng quan trọng như những thứ được hàn với nó. Đừng quên thực hiện một loạt các bảng bằng cách sử dụng chính xác bố cục và thành phần giống như hoạt động sản xuất quy mô lớn của bạn.

sản xuất

Như đã đề cập, bạn nên tính đến các quy trình sản xuất. Điều này cũng áp dụng cho PCB nhiều lớp, đặc biệt là các lớp bên trong:

Đồng được khắc đi bằng một giải pháp, sau đó phải thoát ra trước khi lớp tiếp theo che phủ nó, nếu không bạn sẽ bị etchant mắc kẹt trong bảng của bạn. Điều này cực kỳ khó để gỡ lỗi sau này, vì nó hoàn toàn vô hình và có thể không thất bại ngay lập tức.

Vì vậy, khi bạn đang đặt các lớp bên trong của một tấm ván, tránh các túi hoặc đập có thể bẫy chất lỏng etchant và ngăn không cho nó thoát nước đúng cách.

Đang chuyển hàng

Thiết kế thay đổi bao nhiêu lần trong quá trình xây dựng? Nếu một công ty sản xuất bảng mạch, các thành phần khác, và một phần ba đặt tổ hợp bảng hoàn thành vào một vỏ bọc, giảm thiểu khả năng thất bại do đóng gói lặp lại và giải nén. Điều này có nghĩa là những thứ như

• Sử dụng các đầu nối cấu hình thấp hơn (cánh tay đòn ngắn khó bị kẹt hơn trên bọc bong bóng)
• Cung cấp cho các kỹ thuật viên lắp ráp một cái gì đó để nắm lấy, vì vậy họ không nhận bảng bởi một cái gì đó có thể phá vỡ.
• Làm cho nó dễ dàng để bọc. Hình chữ nhật dễ bọc hơn các hình dạng khác, điều đó có nghĩa là chúng sẽ có khả năng đến nơi an toàn hơn đến đích tiếp theo.

Tất cả câu trả lời tốt ở đây rồi. Chỉ cần thêm 2c của tôi vào thiết kế để gỡ lỗi / sửa chữa. Đó là một thực tế của cuộc sống rằng có thể có một số đơn vị RMA từ hạ lưu (bên trong hoặc bên ngoài). Cũng giống như việc làm cho một đơn vị dễ lắp ráp cũng là tốt để giúp dễ dàng tháo rời một đơn vị để giảm thời gian quay vòng cho các đơn vị RMA đó.

Ví dụ về các quyết định thiết kế ở đây có thể bao gồm việc cân bằng việc sử dụng các thành phần SMA nhỏ hơn, vì các phần tử nhỏ dĩ nhiên khó xử lý và đặt thủ công hơn khi tất cả các thành phần khác đã sẵn sàng. Tương tự đặt các gói quá gần nhau có thể dẫn đến hư hỏng nhiệt khi tháo và thay thế các bộ phận lân cận dẫn đến nhu cầu thực sự thay thế hai hoặc nhiều thành phần ngay cả khi chỉ một trong số chúng bị hỏng.

Một cách khác là giảm kích thước của các hạt tản nhiệt xuống chỉ còn lớn khi cần thiết. Một lần nữa khi tháo và thay thế các bộ phận, nếu miếng đệm được kết nối với một lượng lớn không cần thiết hoặc tính năng PCB tản nhiệt khác, súng nhiệt sẽ cần được sử dụng lâu hơn, cho phép khả năng các bộ phận gần đó bị hỏng hoặc bề mặt / lớp bị hư hỏng có nghĩa là thay thế đơn vị hoàn toàn.

Các bộ sưu tập các thành phần bị hạn chế hoặc tập trung quá mức cũng sẽ làm phức tạp việc sửa chữa, Ví dụ: nếu một thành phần chặn truy cập vào một bộ phận sẽ được thay thế hoặc chỉ ngăn chặn truy cập để thăm dò thủ công.

Nguồn thứ hai cũng có ảnh hưởng lớn đến công việc RMA đối với các sản phẩm được sản xuất hàng loạt sẽ được sản xuất trong một thời gian.

Những cân nhắc như vậy tất nhiên là hơi thứ yếu so với các ràng buộc do DFM áp đặt và chức năng và thiết kế sản phẩm vật lý tổng thể nhưng vẫn nên được xem xét cho bất kỳ sản phẩm thị trường đại chúng tiềm năng nào.