Saya seorang pemula dalam desain elektronik. Saya memiliki beberapa pengalaman dengan desain PCB yang cukup kompleks. Saya ingin mendesain produk yang mudah-mudahan akan menjual banyak. Bagaimana cara memastikan bahwa desainnya murah dari perspektif manufaktur? Maksud saya bukan untuk fabrikasi PCB tunggal tetapi untuk produksi massal. Saya menggunakan mikrokontroler yang biasa ditemukan seperti atmel, instrumen Texas. Apakah ini cara untuk memproduksi massal?

Ada ribuan hal yang perlu dipertimbangkan untuk mengurangi biaya produksi, tetapi beberapa yang penting adalah

1. Bangun dalam volume tinggi. Ini menyebarkan biaya pengaturan untuk batch di lebih banyak unit. Anda akan menemukan, misalnya, bahwa biaya papan kosong turun sangat cepat ketika Anda meningkatkan ukuran bets.

2. Negosiasikan biaya komponen Anda. Daftar harga hanyalah titik awal untuk negosiasi. Dan begitu Anda mulai membeli dalam volume dan vendor Anda tahu Anda serius (dan tidak akan membutuhkan lebih banyak dukungan), kembali dan bernegosiasi lagi. (Untuk memiliki posisi yang lebih kuat, desain komponen multi-sumber sedapat mungkin)

3. Kurangi langkah proses. Sebagai contoh, via-in-pad berlapis-tambah menambah langkah-langkah untuk naik ke manufaktur, dan mencampur SMT dengan komponen-komponen melalui lubang menambah langkah-langkah untuk perakitan.

4. Kurangi jumlah garis di BOM. Ini mengurangi upaya untuk membeli dan meningkatkan volume yang Anda beli untuk setiap nomor bagian. Misalnya, jika Anda memiliki resistor 49,9 dan 51,1 ohm, periksa apakah Anda dapat membuatnya semuanya dengan nilai yang sama. Atau, jika Anda memiliki 3 regulator linier dengan voltase output yang berbeda, gunakan jenis yang dapat disesuaikan yang sama untuk semuanya daripada 3 bagian output tetap yang berbeda.

5. Desain dalam toleransi sebanyak yang Anda bisa. Misalnya, jangan gunakan trek 4 mil jika Anda dapat menggunakan trek 6 mil. Jangan tentukan +/- 10 mil pada ukuran papan jika Anda dapat hidup dengan +/- 25 mil. Dll. Semakin longgar toleransi Anda, semakin baik hasil Anda. Lebih baik lagi, jika Anda dapat membuat toleransi cukup longgar, Anda bahkan mungkin menghilangkan kebutuhan untuk mengujinya di tes akhir.

6. Buat papan Anda lebih kecil. Semakin banyak papan yang pas pada panel standar, semakin rendah biaya materialnya.

7. Desain dalam uji coba. Ini mungkin berarti menambahkan titik uji untuk tester bed-of-nails atau itu mungkin berarti membuat desain mampu menguji semua fitur yang diperlukan dengan sendirinya (BIST).

8. Gunakan proses standar daripada yang eksotis: tingkat solder udara panas alih-alih pelapisan emas, melalui vias daripada vias buta, masker solder hijau alih-alih merah, dll., Dll.

Sudah ada beberapa jawaban bagus di sini jadi saya hanya akan menambahkan beberapa hal lagi.

1. Bekerja sama dengan assembler dan rumah fab pcb Anda, mereka sering memberikan dfm (desain untuk umpan balik pabrikasi) yang akan membantu Anda memahami cara mengubah produk Anda agar lebih mudah bagi mereka untuk diproduksi. Semakin tinggi volume Anda, semakin besar konsentrasi Anda tentang setiap hal kecil yang terkait dengan yeild.

2. Minimalkan operasi perakitan. Bisakah Anda melepaskan semua komponen pemasangan permukaan pada satu sisi papan Anda? Menambahkan sisi kedua adalah operasi lain untuk perakitan, mereka harus kembali melalui garis, mungkin dalam biaya operator akan naik.

3. Pemilihan komponen, bagian QFN mungil itu pasti murah, oh tapi ternyata harganya sedikit lebih mahal karena lebih sulit untuk orang-orang murah yang saya gunakan. Konektor lubang melalui ini lebih murah daripada versi pemasangan di permukaan, tetapi menggunakannya berarti papan Anda harus melalui langkah lain di perakitan, menyolder gelombang, sehingga biaya Anda naik.

4. HASL adalah permukaan akhir yang murah tetapi tidak memiliki umur simpan dari perendaman perak atau ENIG emas. Pada volume yang sangat tinggi, Anda mungkin membeli papan dalam jumlah besar dan menggunakannya selama beberapa bulan di server. Jika setengah papan Anda menjadi memo karena oksidasi Anda tidak menghemat uang.

5. Komentar tentang meminimalkan waktu pengujian tepat waktu, waktu adalah biaya, dan pengujian membutuhkan waktu. Pada volume sedang Anda mungkin melakukan pengujian sirkuit atau clam shell. Pada volume yang sangat tinggi tidak ada waktu atau uang untuk itu. Anda mungkin hanya akan melakukan FVT, tes fungsional dari sirkuit Anda di akhir baris. Papan yang buruk hanya akan menjadi tumpukan, yang mungkin atau tidak dapat dilihat nanti. Selama hasil dapat diterima, Anda hanya ingin menjaga agar garis tetap menjerit.

6. PCB selain apa yang sudah dikatakan perlu diingat bahwa PCB memiliki beberapa faktor biaya. Jelas ukuran terkait dengan biaya tetapi juga limbah. Papan dibuat dalam panel sehingga Anda memaksimalkan penggunaan panel, bahan yang terbuang hanyalah limbah itu. Juga rumah hebat Anda memiliki daftar hal-hal yang standar, dan hal-hal yang bisa dilakukan tetapi lebih mahal. Kecil itu pasti menarik tetapi mungkin lebih murah untuk menggunakan satu 2 mil lebih besar. Anda harus memeriksanya. Lebar jejak kecil sangat bagus tetapi ketika pindah ke toko volume tinggi mungkin biaya lebih murah lagi untuk saya hanya 1 atau 2 mil lebih besar.

7. Jumlah lapisan juga merupakan titik diskusi besar 2 lapisan lebih murah daripada 4, tetapi apakah itu? Jika Anda melakukan logika digital dan I / O di atas mengatakan 1Mhz Anda mungkin menemukan bahwa biaya tambahan dan waktu yang diperlukan untuk lulus EMI meniadakan tabungan Anda. Saya belum pernah melakukan 2 layer board selama bertahun-tahun pada jutaan unit plus desain. Namun saya telah melakukannya, dan dalam kasus saya menggunakan spread spectrum clock adalah penyelamat emisi. Pasti ada beberapa papan di mana 2 layer lebih tepat, tapi saya seorang advokat 4 layer sepanjang waktu.

8. Lebih lanjut tentang pemilihan komponen. Saya menyukai jawaban yang berbicara tentang sumber kedua, dan memikirkan keputusan untuk menggunakan bagian murah vs sesuatu yang lebih dapat diandalkan. Hal yang menarik untuk diketahui adalah bahwa harga yang bagus seringkali disembunyikan dengan berbagai cara. Dengan mendorong riset dan kerja Anda dapat menemukan harga yang jauh lebih baik. Tidak yakin di mana Anda berada tetapi perusahaan di sini di AS tampaknya ingin memberi kami harga yang lebih tinggi daripada ketika saya mendapatkannya dikutip di Cina. Seringkali ada bagian yang hanya dipasarkan ke pasar Cina yang harus Anda ketahui untuk mendapatkan harga. Saya pernah punya perusahaan masuk dan mempresentasikan lini produk mereka, kemudian saya mulai bertanya kepada mereka tentang apa yang ternyata hanya produk China. Mereka berhenti, bertanya kepada saya bagaimana saya tahu tentang mereka,

9. Bernegosiasi, jika Anda memiliki volume harga pertama bukan harga :) Mungkin harga ketiga atau keempat adalah harga yang tepat. Kami baru saja beralih dari $ 10 menjadi $ 2 pada bagian hanya dengan mengatakan, tidak, saya akan pergi dengan pesaing Anda yang satu ini (yang pasti benar). Namun pada beberapa titik perlu diingat jika bagian-bagiannya nilainya sama dengan Anda? Jika Anda mendapatkan lebih banyak keandalan dan dukungan, mungkin beberapa sen sepadan dengan biayanya?

10. Nasihat. Saya akan menganggap Anda bukan perusahaan raksasa dengan kantong dalam dan tim pemasaran yang sudah menyukai produk Anda? Bahwa Anda lebih dari startup satu orang pada saat ini. Saya akan memberi Anda nasihat terbaik yang pernah saya dapatkan tentang membangun skala ketika memulai sebuah perusahaan atau produk baru. Jangan. Fokus pada apa yang diperlukan untuk mendapatkan satu pelanggan, atau sepuluh. Bangun untuk itu. Lalu dapatkan sepuluh berikutnya, seratus berikutnya, dan skala dengan basis pelanggan Anda. Bagi kami, para insinyur yang membuat produk bukanlah bagian yang sulit, tetapi mendapatkan pelanggan. Jika Anda menemukan bahwa Anda hanya dapat menjual produk Anda jika Anda memiliki harga yang Anda dapatkan pada volume ... mungkin itu adalah produk yang salah untuk memulai dengan :) inilah artikel yang bagus tentang itu

Satu hal yang sering diremehkan oleh para insinyur adalah menemukan sumber kedua untuk semua komponen. Tidak hanya untuk negosiasi harga, seperti yang disebutkan oleh @The Photon, tetapi juga untuk memastikan Anda tidak perlu membuang PCB jika salah satu komponen Anda tidak dijual lagi, atau mendapatkan masalah jika ada masalah pengiriman / pasokan yang tidak terduga. Untuk dioda dll. Itu agak mudah, tetapi juga mencoba untuk menemukan regulator tegangan pin-kompatibel, jika mungkin bahkan mikrokontroler pin-kompatibel dari produsen lain.

Jika Anda memiliki versi yang berbeda dari rangkaian Anda, misalnya keluaran NPN / PNP, antarmuka yang berbeda, versi voltase, dll. Biasanya lebih murah untuk membuat satu PCB untuk semua versi kemudian membuat PCB untuk setiap versi. Anda kemudian dapat merakit hanya bagian-bagian yang diperlukan untuk versi tertentu.

Jika Anda memiliki ruang tersisa di PCB (mis. Jika Anda telah memberikan dimensi mekanis untuk PCB) maka Anda dapat menambahkan jejak kaki untuk perlindungan EMC seperti dioda TV atau decoupling kapasitor.

Satu petunjuk yang saya dapatkan dari perusahaan perakitan kami (sebenarnya dari bos perusahaan 5 orang, selalu berbicara dengan pelanggan):

Kami memiliki papan dengan 24 "konektor DIN euro". Mereka seperti header pin standar dengan pin 2x16 atau 3x16.

Papan disolder gelombang dan konektor ditarik gelombang secara paralel, yaitu semua pin konektor disolder pada saat yang sama. Karena hal ini, timah cair mendingin secara lokal, dan risiko jembatan antara pin meningkat. Jika konektor ditarik melewati gelombang secara tegak lurus, risikonya jauh lebih kecil.

Dalam kasus kami, kami memiliki sekitar 26 papan dan mereka mengerjakannya ulang dengan tangan. Tetapi pada skala yang lebih besar, Anda tidak akan melakukan itu, dan itu akan menurunkan hasil Anda.

Biasanya, papan ditarik melewati papan dengan sisi pendek di depan, jadi alangkah baiknya jika bagian seperti header pin panjang sejajar dengan sisi panjang.

Tentukan jumlah papan Anda akan dibangun, wilayah geografis dan gunakan bagian dan bahan yang sesuai untuk kondisi tersebut.

Anda dapat memiliki papan buatan China dalam jumlah besar dengan desain "AS" atau "Eropa", tetapi itu tidak akan optimal. Lebih baik jika Anda menggunakan suku cadang yang tersedia secara luas dan murah di pasar itu (yang dapat berarti menggunakan suku cadang generasi yang lebih lama, menggunakan suku cadang yang umum dalam produk konsumen atau keluar dari suku cadang modern yang tidak Anda kenal dan tidak memiliki lembar data bahasa Inggris karena pembuatnya tidak tertarik menjual kurang dari 50.000 lembar sekaligus). Anda dapat memilih untuk menggunakan papan fenolik kertas untuk bagian dari desain dan papan multilayer untuk bagian lainnya.

Dalam volume yang cukup besar, lupakan sumber kedua, satu-satunya hal yang penting adalah seberapa jauh Anda dapat menekan biaya. Produk selalu dapat didesain ulang. Waktu teknik gratis, relatif berbicara. Anda mungkin harus menggunakan mikrokontroler aneh dengan sistem pengembangan yang sulit untuk menghemat beberapa uang, di sisi lain Anda mungkin merasa masuk akal untuk menegosiasikan harga yang sangat rendah pada mikro ujung yang lebih tinggi sehingga Anda dapat mengambil keuntungan dari perangkat lunak sumber terbuka dan kecepatan sampai pengembangan. Biaya menjadi jauh lebih lunak ketika volume menjadi sangat besar - saya ingat adalah mungkin untuk mendapatkan DSP yang sangat mengesankan untuk sekitar 1/20 harga 100-an di Digikey karena produsen termotivasi untuk masuk ke pasar itu dan jumlah total uang masih menarik bagi mereka. Mereka bahkan dapat menyediakan perangkat lunak.

Jika volumenya tidak besar, Anda harus khawatir tentang ketersediaan produk jangka panjang (lihat rekam jejak serta harga), menyebarkan risiko dengan menggunakan banyak pemasok, dll. Berhati-hatilah dalam mengunci teknologi yang terkait dengan volatilitas tinggi. atau produk mode. Enam bulan mungkin merupakan waktu yang lama dalam kehidupan beberapa produk.

Jangan menyerah pada godaan dan menggunakan komponen berkualitas rendah - membangun kembali reputasi sangat mahal. Ini berlaku terutama untuk bagian elektromekanis. Pastikan persetujuan agen keselamatan apa pun yang diperlukan adalah asli dan terkini. Pastikan untuk menggunakan pemasok yang sesuai untuk perakitan - jika Anda memiliki pesanan satu kali sebanyak 20 ribu keping, Anda tidak akan mendapatkan pemasok papan atas sedikit pun tertarik kecuali ada cerita yang sangat meyakinkan di sana (melibatkan bisnis masa depan dan risiko malu yang minimal), dan menabung uang di rumah potongan harga mungkin benar-benar menyakitkan ketika Anda melihat hasilnya. Jika komponen mungkin melibatkan paten, pastikan untuk memverifikasi bahwa lisensi yang diperlukan sudah ada dan pembayaran royalti terbaru.

Desain defensif berlaku untuk semua fase siklus hidup produk.

Ini hanya beberapa fase yang mungkin ditemui produk Anda:

pembuatan prototipe

Membiarkan bantalan ekstra untuk komponen bernilai berbeda adalah baik, selama fase awal prototipe. Namun, saat desain Anda hampir selesai, papan harus mulai terlihat persis seperti yang "diproduksi massal". Ini bisa sangat penting untuk sirkuit frekuensi tinggi atau daya tinggi di mana bentuk dan ukuran tembaga pada PCB sama pentingnya dengan hal-hal yang disolder ke sana. Jangan lupa untuk menjalankan papan kecil menggunakan tata letak dan komponen yang persis sama dengan produksi skala besar Anda.

pembuatan

Seperti disebutkan, Anda harus mempertimbangkan proses pembuatan. Ini juga berlaku untuk multi-layer PCB, terutama lapisan interior:

Tembaga tergores dengan larutan, yang kemudian harus mengering sebelum lapisan berikutnya menutupinya, jika tidak Anda akan memiliki etsa terperangkap di dalam papan Anda. Ini sangat sulit untuk di-debug nanti, karena sepenuhnya tidak terlihat dan mungkin tidak gagal segera.

Jadi, ketika Anda meletakkan lapisan interior papan, hindari kantong atau bendungan yang dapat menjebak cairan etsa dan mencegahnya terkuras dengan baik.

pengiriman

Berapa kali desain berpindah tangan selama proses pembangunan? Jika satu perusahaan membuat papan sirkuit, komponen barang lainnya, dan perusahaan ketiga menempatkan perakitan papan jadi ke dalam selungkup, meminimalkan kemungkinan kegagalan karena pengepakan berulang dan pembongkaran. Ini bisa berarti hal-hal seperti

• Gunakan konektor profil rendah (lengan tuas pendek lebih sulit untuk merobek bungkus gelembung)
• Berikan sesuatu kepada teknisi perakitan, agar mereka tidak mengambil papan dengan sesuatu yang mungkin pecah.
• Membuatnya mudah untuk dibungkus. Persegi panjang lebih mudah untuk dibungkus daripada bentuk lain, yang berarti mereka akan lebih mungkin tiba dengan selamat ke tujuan berikutnya.

Semua jawaban bagus sudah ada di sini. Hanya untuk menambahkan 2c saya pada mendesain untuk debug / perbaikan. Itu fakta kehidupan bahwa mungkin ada beberapa unit yang RMA dari hilir (internal atau eksternal). Seperti halnya baik untuk membuat unit mudah dirakit, juga baik untuk membuatnya mudah untuk membongkar unit sehingga mengurangi waktu putaran untuk unit RMA'd tersebut.

Contoh keputusan desain di sini mungkin termasuk menyeimbangkan penggunaan komponen SMA yang lebih kecil, karena komponen kecil tentu saja lebih sulit untuk ditangani dan ditempatkan secara manual ketika semua komponen lainnya sudah ada. Demikian pula, menempatkan paket hal-hal yang terlalu berdekatan dapat menyebabkan kerusakan panas dengan mereka ketika melepas dan mengganti komponen terdekat yang mengakibatkan kebutuhan untuk benar-benar mengganti dua atau lebih komponen bahkan jika hanya salah satu dari mereka gagal.

Yang lain adalah mengurangi ukuran tuang pembuangan panas hanya sebesar yang diperlukan. Sekali lagi saat melepas dan mengganti komponen, jika pad komponen terhubung ke tuang besar yang tidak perlu atau fitur PCB penghilang panas lainnya, heat gun perlu diterapkan lebih lama, memungkinkan kemungkinan komponen di dekatnya rusak atau permukaan / lapisan papan rusak yang berarti mengganti unit sekaligus.

Koleksi komponen yang terlalu terbatas atau terkonsentrasi juga akan mempersulit perbaikan, misalnya jika satu komponen memblokir akses ke komponen yang akan diganti atau hanya mencegah akses untuk pemeriksaan manual.

Sumber kedua juga memiliki pengaruh besar dalam hal kerja RMA untuk produk yang diproduksi massal yang akan diproduksi untuk beberapa waktu.

Pertimbangan seperti itu tentu saja agak sekunder terhadap kendala yang diberlakukan oleh DFM dan fungsionalitas serta desain produk fisik secara keseluruhan, tetapi harus tetap dipertimbangkan untuk setiap produk pasar massal yang potensial.