Conception pour la fabrication de PCB

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Qu'est-ce que la conception pour la fabrication ?
Quel est le but du DFM ?
Les facteurs DFM
Comment la conception pour la fabrication se traduit en agencement de circuits imprimés
Contrôles DFM de Millennium Circuits Limited

Conception pour la fabrication de PCB

Dans les secteurs de la fabrication et des affaires, un grand nombre de machines reposent sur des cartes de circuits imprimés, ou PCB. De même, les capacités des PCB font des appareils que les consommateurs utilisent quotidiennement une réalité.

Avec tant d'enjeux dans la conception et la fabrication des PCB, il est crucial de mettre en œuvre la production avec une efficacité maximale. Pour que cela se produise, cependant, toutes les parties impliquées dans la phase de conception et le processus de fabrication doivent être en contact permanent pour voir une idée de produit se concrétiser. C'est ici qu'entre en jeu le concept connu sous le nom de conception pour la fabrication et sa séquence d'étapes.

Qu'est-ce que la conception pour la fabrication ?

La conception pour la fabrication (DFM) est un processus qui permet aux fabricants d'examiner la conception d'un produit dans une série de catégories afin d'optimiser ses dimensions, ses matériaux, ses tolérances et sa fonctionnalité grâce aux moyens de fabrication les plus efficaces possibles. Avec DFM, les entrepreneurs de produits certifiés examinent chaque nouvelle idée de produit dans une gamme de domaines pour trouver les meilleures mesures, matériaux et processus de fabrication pour les produits à portée de main.

Les fabricants qui souhaitent simultanément réduire les frais généraux et améliorer la qualité des produits utilisent le DFM. La DFM permet également de trouver des méthodes alternatives de fabrication d'articles à court terme. Par exemple, si une entreprise n'a besoin d'un produit qu'en petites quantités, il pourrait être inutile de mettre en place un arsenal coûteux et de haute technologie de dispositifs de formage pour produire cet article en série limitée.

En même temps, ce produit pourrait nécessiter des mesures uniques qui seraient difficiles à fabriquer sans un arsenal industriel conventionnel. DFM aide les fabricants à trouver des méthodes alternatives qui peuvent économiser de l'argent, telles que des méthodes de thermoformage pour des pièces qui nécessiteraient autrement des cavités de moulage séparées.

DFM aide également les fabricants à améliorer les conceptions préexistantes. Si une entreprise a fabriqué en série un produit dans le passé et envisage maintenant de le remettre en production, elle peut économiser de l'argent cette fois-ci en réévaluant la conception d'origine et les processus utilisés pour en faire un produit. S'ils déterminent que l'une des étapes précédentes est inutile, ils peuvent les éliminer du processus.

Quel est le but du DFM ?

Le but de DFM est d'éliminer les problèmes de communication autrefois courants entre les concepteurs et les fabricants. Au cours des dernières décennies, les deux parties entreraient souvent en conflit en raison de malentendus mutuels. Dans un scénario typique, le concepteur concevrait un produit avec un ensemble de mesures et une liste de matériaux. Le concepteur envoyait ensuite le plan et les croquis au fabricant, dont la tâche était de mettre le design en production. S'il trouvait des problèmes dans la conception, le concepteur laisserait au fabricant le soin de rectifier ces problèmes.

Du point de vue du concepteur, les étapes postérieures à la conception, y compris les modifications, relevaient de la responsabilité du fabricant. Le problème est que le fabricant ne comprendrait généralement pas les subtilités du processus de conception, mais saurait quand certaines mesures ou certains matériaux étaient soit peu pratiques, soit impossibles. Dans de tels cas, les productions ont parfois été retardées pour des révisions de conception de dernière minute qui seraient souvent coûteuses pour les parties concernées. Parfois, les fabricants précipitaient quand même les conceptions vers la production, malgré les défauts et le risque de défauts du produit et d'insatisfaction des clients.

Avec l'ingénierie DFM, des spécialistes de toutes les étapes des processus de conception, de développement et de production travaillent ensemble à chaque étape du processus. Ensemble, ils forment une équipe combinée où les ingénieurs de chaque département entendent les commentaires et commentaires de l'autre en temps réel au fur et à mesure que les produits sont développés, testés et renvoyés pour révision. DFM permet d'économiser du temps et de l'argent en aidant les entreprises à détecter les défauts de conception presque immédiatement et à les corriger bien avant que l'équipe de fabrication ne commence la production.

Les équipes de produits et de développement qui emploient DFM incluent également la contribution de parties extérieures au processus de fabrication, telles que les acheteurs, les fournisseurs et les avocats. Après avoir finalisé la conception d'un produit, les entreprises n'auront dépensé qu'une fraction du budget de fabrication global, mais la conception déterminera la plupart des coûts du produit. Ainsi, les fabricants ont trop d'enjeux lorsqu'ils s'engagent sur un produit.

Avec DFM, les entreprises peuvent éliminer les erreurs susceptibles d'entraîner des arrêts de production coûteux et des cycles inutiles, grâce à l'examen coopératif des ingénieurs de chaque département impliqué dans le processus. DFM aide également les fabricants à éviter les scénarios où des produits défectueux sont rendus publics, entraînant des défauts soudains, des plaintes de clients, de multiples poursuites judiciaires et d'autres fiascos de relations publiques qui pourraient nuire au nom d'une marque aux yeux des consommateurs.

Les facteurs DFM

Les étapes de DFM incluent la séquence suivante pour déterminer le processus, la conception, le matériau, l'environnement et la conformité d'un produit donné.

1. Processus de fabrication

La première partie de DFM consiste à déterminer les bons types de processus de fabrication à utiliser pour le produit en question. Lorsque vous devez produire un produit en une certaine quantité, le processus doit refléter l'étendue de la production et le nombre de pressages prévus pour le tirage.

Pour déterminer le meilleur processus de fabrication pour un produit donné, vous devez tenir compte de facteurs tels que la taille du produit et les matériaux nécessaires à sa production. Considérez également les étapes requises par la surface du produit et si des étapes secondaires devront avoir lieu au-delà des étapes d'assemblage fondamentales.

2. Conception du produit

La partie suivante de DFM consiste à examiner la conception du produit et à déterminer si les spécifications conviendront au produit fini ou si vous devez apporter des modifications supplémentaires avant de commencer la production. Le but de cette étape est de rectifier les éventuels problèmes de conception avec l'exécution précédente et de rendre votre production plus fluide et plus efficace cette fois-ci.

Si vous révisez une conception existante, assurez-vous que les modifications sont conformes aux principes de conception fondamentaux. Assurez-vous de discuter de toutes ces décisions dans ce domaine avec votre sous-traitant, car cela vous aidera à garantir vos prochains cycles de production conformément aux principes de fabrication du produit en question.

3. Matériau du produit

Un autre aspect critique de DFM est de déterminer quels matériaux sont nécessaires pour le produit en question. Selon la forme, la taille et l'utilisation prévue du produit, vous devrez prendre en compte divers facteurs, tels que la résistance, la texture et les propriétés thermiques requises pour le matériau ou le produit.

Au cours de cette étape, vous devrez consulter un fabricant sous contrat pour vous assurer que les matériaux choisis répondent aux exigences de la production en cours. Si vous avez un certain matériau en tête, vous devrez savoir si ce matériau résistera à la chaleur et conduira l'électricité, car ces facteurs pourraient faire ou défaire le produit.

4. Environnement éventuel

Avant de finaliser vos choix pour le processus, la conception et le matériau du produit, vous devrez examiner les environnements dans lesquels les consommateurs l'utiliseront. Une fois que vous avez déterminé les types d'effets que cet environnement pourrait avoir sur le matériau et la forme du produit, vous devez alors déterminer si les trois choix DFM précédents suffiront.

Les exemples de conception pour la fabrication incluent la prise en compte de comment et où les consommateurs utiliseront votre produit. Si vous développez un produit destiné à être utilisé à l'extérieur tout au long de l'année, les matériaux devront être capables de résister à toute la gamme des températures ambiantes et des conditions météorologiques. Si les utilisateurs montent le produit sur d'autres objets, la conception devra s'adapter à une variété de configurations.

5. Test/Conformité

La dernière étape de DFM consiste à déterminer si la conception et les matériaux du produit en question satisferont aux normes de sécurité et de qualité des différentes entités qui ont leur mot à dire en la matière. Une installation de test certifiée ISO tierce peut le déterminer. Un analyste de fabrication neutre doit superviser les tests.

Diverses entités peuvent avoir des normes qui auront un impact sur votre capacité à aller de l'avant avec une conception dans son état actuel. Par exemple, les règles réglementaires aux niveaux étatique, fédéral ou international peuvent considérer votre produit comme dangereux dans sa configuration existante. Le produit peut ne pas répondre au code de son industrie prévue. La conception du produit peut même ne pas répondre aux normes de sécurité de votre entreprise.

Erreurs de conception courantes

Lors de la conception et de la production de PCB, l'utilisation de DFM peut éliminer les erreurs suivantes.

1. Dégagement des bords

L'une des erreurs les plus importantes qu'un fabricant peut commettre avec une conception de PCB est de ne pas permettre un dégagement suffisant sur les bords. Ce problème peut être problématique pour le cuivre le long du bord d'un PCB, car le cuivre peut se corroder s'il manque de revêtement protecteur. Si vous concevez un PCB sans tenir compte de cette tolérance, le revêtement peut être retiré lors de la coupe finale.

Heureusement, vous pouvez facilement corriger les problèmes de marge de bord si vous ajoutez le jeu nécessaire dans la conception de la carte. Pour les couches externes d'un PCB, le revêtement ne devrait nécessiter que 0,010 pouce supplémentaire à la conception. Pour les couches intérieures, le revêtement ne devrait nécessiter que 0,015" supplémentaire à la conception.

2. Créer des pièges à acide

Les pièges à acide pourraient être un problème récurrent sur les conceptions de PCB qui ne tiennent pas compte de ce problème. Pour éviter cette possibilité, ne concevez jamais de pistes inclinées à des angles aigus. Par exemple, un angle de 45 degrés est beaucoup plus préférable qu'un angle de 90 degrés. Ce dernier pourrait rendre le PCB vulnérable aux pièges à acide, alors que le premier ne sera généralement pas sujet à ce problème. Vérifiez toujours tous les angles de trace après avoir terminé le routage pour vous assurer qu'aucune trace jointe n'a créé de pièges à acide.

3. Disposition de carte compliquée

Si vous arrivez à une situation où votre carte devient complexe, vous devez repenser la conception dans un plan plus solvable où vous pouvez organiser tous les composants nécessaires du même côté. Une erreur que certains concepteurs de circuits imprimés commettent parfois consiste à placer quelques-uns des éléments sur le revers de la carte pour libérer de l'espace sur le côté principal.

Lorsque vous placez des composants des deux côtés d'un PCB, cela augmente le coût du processus de fabrication. De plus, l'ajout de composants de l'autre côté d'un PCB ajoute de nombreuses complications pour le fabricant.

4. Pas de masque de soudure entre les pastilles

Dans la conception de circuits imprimés, le masque de soudure est l'un des éléments les plus cruciaux de toute carte de circuit imprimé, car il empêche le contact entre le cuivre et d'autres métaux. Sans la présence de masque de soudure entre les pastilles, un contact pourrait se former entre les métaux négatifs, provoquant des courts-circuits inattendus.

Pour vous assurer que chaque carte de circuit imprimé dispose d'un masque de soudure suffisant, incluez-le dans les règles de conception pour toutes vos productions de PCB. De cette façon, il ne devrait jamais y avoir de problèmes avec l'application du masque de soudure lors de la conversion des paramètres d'un grand PCB en un circuit imprimé plus petit.

5. Placer des vias dans des pastilles

Si l'espace est restreint sur votre PCB, vous pourriez être tenté d'ajouter des vias pour libérer de l'espace. Cependant, cela pourrait affaiblir les capacités de montage du PCB en éloignant la soudure de la carte, rendant ainsi le processus de soudure inefficace. Même si l'option vias peut être utile dans certaines circonstances, ne l'utilisez que lorsque cela est nécessaire. Il en va de même pour les micro-vias, borgnes et enterrés.

Comment la conception pour la fabrication se traduit en agencement de PCB

Dans l'ingénierie PCB, les principes de DFM aident les fabricants à conserver toutes les spécifications de conception dans une disposition fonctionnelle, quelle que soit la taille du PCB en question. Lors de l'incorporation des composants d'une carte dans un circuit imprimé plus petit, il peut être difficile d'installer les pièces en place et d'éviter des problèmes tels que les pièges à acide et les problèmes de dégagement des bords. DFM permet d'éviter ces problèmes avant que la carte n'entre en production.

Avec l'ingénierie DFM, les fabricants certifiés inspectent la conception d'un circuit imprimé pour s'assurer que ses mesures sont suffisantes pour les fins prévues du PCB. Ils examinent également la conception de la carte pour s'assurer qu'elle fonctionnera dans les environnements prévus. Par exemple, si la carte est utilisée dans des machines générant une chaleur énorme, la conception du circuit imprimé devra incorporer des composants et des éléments de protection capables de résister à ces conditions.

Le processus DFM garantit également qu'une conception de PCB ne recevra pas d'approbation pour la production si elle ne réussit pas une série de tests standard. Par exemple, si un PCB tombe facilement en panne dans un ensemble de conditions de fonctionnement probables, le concepteur devra retravailler la carte avec des composants supplémentaires jusqu'à ce qu'elle puisse gérer les tâches de ses appareils correspondants.

Dans la production de PCB, les principes de DFM vont de pair avec la conception pour la fabrication, qui couvre les problèmes de fabrication et comment elle s'applique à un PCB.

Chèques DFM de Millennium Circuits Limited

Lorsqu'il s'agit d'inspections de conception et de tests de conformité, vous devez demander l'avis d'un tiers objectif et qualifié. Chez Millennium Circuits Limited, nous effectuons une analyse DFM sur les conceptions et les prototypes de PCB pour identifier les défauts et autres problèmes. Contactez MCL dès aujourd'hui pour savoir comment nous pouvons vous aider à améliorer vos PCB avant de les mettre en production.