나는 전자 디자인의 초보자입니다. 상당히 복잡한 PCB 설계 경험이 있습니다. 희망적으로 많이 팔 수있는 제품을 디자인하고 싶습니다. 제조 관점에서 디자인이 저렴한 것을 어떻게 보장합니까? 단일 PCB 제작이 아니라 대량 생산을 의미합니다. 저는 텍사스 악기 atmel과 같은 일반적으로 사용되는 마이크로 컨트롤러를 사용합니다. 이것이 대량 제조로가는 길입니까?

제조 비용을 줄이기 위해 고려해야 할 수천 가지가 있지만 중요한 것은

1. 대량으로 제작하십시오. 이는 배치에 대한 설정 비용을 더 많은 단위로 분산시킵니다. 예를 들어 배치 크기를 늘리면 보드 블랭크 비용이 매우 빠르게 떨어진다는 것을 알 수 있습니다.

2. 구성 요소 비용을 협상하십시오. 정가는 협상의 시작점 일뿐입니다. 그리고 대량 구매를 시작하고 공급 업체가 자신이 진지하다는 것을 알고 더 많은 지원이 필요하지 않다면 다시 돌아가 협상하십시오. (더 강력한 위치를 유지하려면 가능하면 다중 소스 구성 요소를 디자인하십시오)

3. 공정 단계를 줄입니다. 예를 들어, 패드 내 비아 도금은 보드 제조에 단계를 추가하고 SMT를 스루 홀 구성 요소와 혼합하면 단계가 어셈블리에 추가됩니다.

4. BOM의 줄 수를 줄이십시오. 이는 구매 노력을 줄이고 각 부품 번호에 대해 구매하는 수량을 증가시킵니다. 예를 들어, 49.9 및 51.1 옴 저항이 모두있는 경우 모두 동일한 값으로 만들 수 있는지 확인하십시오. 또는 출력 전압이 다른 3 개의 선형 레귤레이터가있는 경우 3 개의 다른 고정 출력 부품 대신 동일한 조정 가능한 유형을 모두 사용하십시오.

5. 최대한 공차로 설계하십시오. 예를 들어, 6mil 트랙을 사용할 수 있다면 4mil 트랙을 사용하지 마십시오. +/- 25mil과 함께 살 수있는 경우 보드 크기에 +/- 10mil을 지정하지 마십시오. 기타 공차가 느슨할수록 수율이 좋아집니다. 또한 공차를 충분히 느슨하게 만들 수 있으면 최종 테스트에서 테스트 할 필요가 없어 질 수도 있습니다.

6. 보드를 작게 만드십시오. 표준 패널에 맞는 보드가 많을수록 재료 비용이 줄어 듭니다.

7. 테스트 가능한 디자인. 이는 손톱 침대 테스터에 대한 테스트 지점을 추가하거나 설계에서 필요한 모든 기능을 자체적으로 테스트 할 수 있도록하는 것을 의미 할 수 있습니다 (BIST).

8. 이국적인 공정보다는 표준 공정을 사용하십시오. 금 도금 대신 열풍 솔더 레벨, 블라인드 비아가 아닌 비아, 빨간색이 아닌 녹색 솔더 마스크 등.

여기에 이미 훌륭한 답변이 있으므로 몇 가지 더 추가하겠습니다.

1. 어셈블러 및 PCB 팹 하우스와 긴밀하게 작업하며, 종종 제조가 용이하도록 제품을 변경하는 방법을 이해하는 데 도움이되는 dfm (제조 피드백을위한 설계)을 제공합니다. 볼륨이 높을수록 yeild와 관련된 모든 작은 일에 대해 더 걱정할 것입니다.

2. 조립 작업을 최소화하십시오. 보드의 한쪽면에 모든 표면 실장 부품을 사용할 수 있습니까? 두 번째 측면을 추가하는 것은 조립을위한 또 다른 작업이며, 라인을 통해 되돌아 가야합니다. 캐리어에서 비용이 상승 할 것입니다.

3. 구성 요소 선택, 작은 QFN 부품은 확실히 저렴하지만, 내가 사용하는 싼 사람들에게는 더 힘들 기 때문에 조립 비용이 약간 더 든다는 것이 밝혀졌습니다. 이 스루 홀 커넥터는 표면 실장 버전보다 저렴하지만 보드를 사용하면 조립, 웨이브 솔더링에서 다른 단계를 거쳐 비용이 상승합니다.

4. HASL은 저렴한 표면 조도이지만은 담금 또는 금 ENIG의 유효 기간이 없습니다. 실제로 대량으로 보드를 대량 구매하고 서버 개월에 걸쳐 보드를 사용하는 경우가 있습니다. 산화로 인해 보드의 절반이 폐기되면 돈을 절약 할 수 없습니다.

5. 테스트 시간을 최소화하는 것에 대한 의견은 적시에, 시간이 소요되며 테스트에는 시간이 걸립니다. 적당량으로 회로 또는 조개 껍질 테스트를 수행 할 수 있습니다. 볼륨이 매우 크면 시간이나 돈이 없습니다. 회선 끝에서 회로의 기능 테스트 인 FVT 만 수행 할 수 있습니다. 나쁜 보드는 그냥 쌓여서 나중에 볼 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 수율이 허용되는 한 라인 비명을 유지하고 싶습니다.

6. PCB는 이미 언급 한 것 외에도 pcbs에는 몇 가지 비용 요소가 있음을 명심하십시오. 분명히 크기는 비용과 관련이 있지만 낭비입니다. 보드는 패널로 만들어져 패널 사용을 극대화하기 위해 낭비되는 재료는 낭비입니다. 또한 팹 하우스에는 표준적인 것들과 가능한 일이지만 더 많은 비용이 드는 것들의 목록이 있습니다. 그 작은 비아는 매력적이지만 아마도 2 밀 더 큰 것을 사용하는 데 드는 비용이 적습니다. 당신은 그들과 확인해야합니다. 작은 트레이스 너비는 크지 만 대량 판매점으로 이동할 때 1 또는 2 밀 더 큰 비용이 다시 들지 않을 수 있습니다.

7. 레이어 수는 또한 큰 논의 포인트입니다. 2 레이어는 4보다 저렴하지만 그렇지 않습니까? 1Mhz 이상에서 디지털 로직 및 I / O를 수행하는 경우 EMI를 통과하는 데 필요한 추가 비용과 시간이 절약에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 수백만 개의 단위 플러스 디자인으로 2 년 동안 2 계층 보드를 만들지 않았습니다. 그러나 나는 그것들을 해냈으며, 제 경우에는 확산 스펙트럼 시계를 사용하여 방출의 생명을 구했습니다. 2 레이어가 더 적합한 보드가 있지만, 나는 항상 4 레이어 옹호자입니다.

8. 구성 요소 선택에 대한 추가 정보. 나는 두 번째 소싱에 대한 답변과 싼 부분을 사용하기로 결정하고 더 안정적인 것을 결정하는 것에 대한 생각을 좋아했습니다. 흥미로운 사실은 좋은 가격은 종종 다양한 방법으로 숨겨져 있다는 것입니다. 연구와 연구를 추진하면 훨씬 더 나은 가격을 찾을 수 있습니다. 당신이 어디에 있는지 확실하지 않지만 미국의 회사는 중국에서 인용 할 때 더 높은 가격을 제시하고 싶어합니다. 종종 가격을 얻기 위해 찾아야 만하는 중국 시장에만 판매되는 부품이 있습니다. 한때 회사에 들어 와서 제품 라인을 발표 한 후 중국 전용 제품으로 판명 된 제품에 대해 질문하기 시작했습니다. 그들은 멈추었고, 내가 그들에 대해 어떻게 알았는지 물었습니다.

9. 첫 번째 가격이 가격이 아닌 거래량을 가진 경우 협상하십시오.) 아마도 세 번째 또는 네 번째 가격이 올바른 가격 일 것입니다. 우리는 단지 이것에 대해 당신의 경쟁자와 함께 가지 않을 것입니다. 그러나 어느 시점에서 부품의 가치가 동일한 지 염두에 두십시오. 더 많은 신뢰성과 지원을 받고 있다면 아마도 몇 센트의 비용이 들지 않습니까?

10. 조언. 주머니가 깊고 마케팅 팀이 이미 제품을 광고하는 거대 기업이 아니라고 가정합니다. 이 시점에서 당신은 한 사람의 스타트 업에 가깝습니다. 회사 나 새 제품을 시작할 때 확장 할 수있는 최고의 조언을 드리겠습니다. 하지마 고객 1 명 또는 10 명을 확보하는 데 필요한 것에 집중하십시오. 그것을 위해 빌드하십시오. 그런 다음 다음 10, 다음 백을 확보하고 고객 기반으로 확장하십시오. 우리에게있어 제품을 만드는 엔지니어는 고객을 얻는 것이 어렵지 않습니다. 당신은 당신이 볼륨에서 얻을 가격 ... 아마로 :) 시작하는 잘못된 제품입니다했다 경우에만 제품을 판매 할 수 있음을 발견하면 여기의 좋은 기사 가에가

엔지니어가 종종 과소 평가하는 한 가지 점은 모든 구성 요소의 두 번째 소스를 찾는 것입니다. @The Photon (그의 큰 답변)에서 언급했듯이 가격 협상뿐만 아니라 구성 요소 중 하나가 더 이상 판매되지 않으면 PCB를 버릴 필요가 없거나 문제가있는 경우 문제가 발생할 수 있습니다 예상치 못한 배송 / 공급 문제. 다이오드 등은 다소 쉽지만 가능한 경우 다른 제조업체의 핀 호환 마이크로 컨트롤러조차도 핀 호환 전압 조정기를 찾아보십시오.

회로의 버전이 다른 경우 (예 : NPN / PNP 출력, 인터페이스, 전압 버전 등) 일반적으로 모든 버전에 대해 하나의 PCB를 만든 다음 모든 버전에 대한 PCB를 만드는 것이 더 저렴합니다. 그런 다음 특정 버전에 필요한 부품 만 조립할 수 있습니다.

PCB에 약간의 공간이 남아있는 경우 (예 : PCB의 기계적 치수를 제공 한 경우) TVS 다이오드 또는 디커플링 커패시터와 같은 EMC 보호를위한 풋 프린트를 추가 할 수 있습니다.

어셈블리 회사에서 얻은 한 가지 힌트 (실제로 5 명 회사의 상사로부터 항상 고객과 이야기를 나눕니다) :

우리는 24 개의 "유로 DIN 커넥터"가있는 보드를 가지고있었습니다. 그것들은 2x16 또는 3x16 핀을 가진 표준 핀 헤더와 같습니다.

보드는 웨이브 솔더링되었고 커넥터는 웨이브 위로 병렬로 당겨졌다. 즉, 커넥터의 모든 핀은 동시에 솔더링되었다. 이로 인해 액체 주석이 국부적으로 냉각되어 핀 사이의 브리지 위험이 증가했습니다. 커넥터를 수직으로 웨이브 위로 당기면 위험이 훨씬 줄어 듭니다.

우리의 경우, 우리는 약 26 개의 보드를 가지고 있었고 그들은 손으로 보드를 재 작업했습니다. 그러나 규모가 크면 그렇게하지 않으면 수확량이 줄어 듭니다.

일반적으로 보드는 짧은면이 앞을 향한 보드 위로 당겨 지므로 긴 핀 헤더와 같은 부품이 긴면과 평행을 이루는 것이 좋습니다.

보드를 지을 수량, 지역을 결정하고 해당 조건에 맞는 적절한 부품과 재료를 사용하십시오.

"미국"또는 "유럽"디자인으로 중국에서 대량으로 보드를 만들 수 있지만 최적의 것은 아닙니다. 해당 시장에서 광범위하게 사용 가능하고 저렴한 부품을 사용하는 것이 좋습니다 (이는 이전 세대 부품을 사용하거나 소비자 제품에 공통적 인 부품을 사용하거나 익숙하지 않은 현대식 부품을 종료하는 것을 의미 할 수 있음) 한 번에 50,000 개 미만을 판매하는 데 관심이 없습니다. 디자인의 일부에는 구멍을 뚫은 종이 페놀 보드를 사용하고 다른 부품에는 화려한 다층 보드를 사용할 수 있습니다.

충분한 양으로 두 번째 소싱을 잊어 버려, 유일한 중요한 것은 비용을 얼마나 줄일 수 있는지입니다. 제품은 항상 재 설계 될 수 있습니다. 엔지니어링 시간은 무료이며 비교적 말하기 쉽습니다. 약간의 돈을 절약하기 위해 다루기 힘든 개발 시스템과 함께 이상한 마이크로 컨트롤러를 사용해야 할 수도 있습니다. 반면에, 고급 마이크로에서 매우 저렴한 가격을 협상하면 오픈 소스 소프트웨어와 속도를 활용할 수 있습니다. 개발. 볼륨이 실제로 커지면 비용이 훨씬 더 부드러워집니다. Digikey에서 100의 가격의 약 1/20에 대해 매우 인상적인 DSP를 얻을 수 있었음을 기억합니다. 제조업체는 해당 시장에 진출하려는 동기가 있었고 총 금액은 여전히 그들에게 매력적입니다. 그들은 심지어 소프트웨어를 제공 할 수도 있습니다.

볼륨이 크지 않은 경우 제품의 장기적인 가용성 (가격뿐만 아니라 실적도 확인), 여러 공급 업체 등을 사용하여 위험 확산에 대해 염려해야합니다. 변동성이 큰 기술과 관련된 기술에주의하십시오. 또는 희미한 제품. 일부 제품의 수명은 6 개월이 오래 걸릴 수 있습니다.

유혹에 굴복하지 말고 품질이 낮은 부품을 사용하십시오. 평판을 재건하는 것은 매우 비쌉니다. 이것은 특히 전기 기계 부품에 적용됩니다. 필요한 안전 기관 승인이 진짜 최신인지 확인하십시오. 일회성 주문이 20K 인 경우, 적절한 공급 업체를 조립해야합니다. 실제로 설득력있는 이야기가없는 경우 (미래의 비즈니스 및 당황의 위험을 최소화)하고 컷율 조립 실에서 비용을 절약하면 결과를 볼 때 실제로 아플 수 있습니다. 구성 요소에 특허가 포함될 수있는 경우 필요한 라이센스가 있고 로열티 지불이 최신인지 확인하십시오.

방어적인 디자인은 제품 수명주기의 모든 단계에 적용됩니다.

다음은 제품에서 발생할 수있는 단계 중 일부입니다.

프로토 타이핑

프로토 타입 의 초기 단계 에서 다른 값의 구성 요소를위한 여분의 패드를 남겨 두는 것이 좋습니다 . 그러나 디자인이 완성 될 때까지 보드는 "대량 생산 된"보드와 똑같이 보일 것입니다. 이것은 PCB에서 구리의 모양과 크기가 납땜 된 것만 큼 중요한 고주파 또는 고전력 회로에 특히 중요 할 수 있습니다. 대규모 생산 작업과 정확히 동일한 레이아웃과 구성 요소를 사용하여 작은 보드를 실행하는 것을 잊지 마십시오 .

제조

언급 한 바와 같이 제조 공정을 고려해야합니다. 이는 다층 PCB, 특히 내부 레이어에도 적용됩니다.

구리는 용액으로 식각되어 다음 층이 덮기 전에 배수해야합니다. 그렇지 않으면 보드 내에 식각 제가 갇히게됩니다. 완전히 보이지 않고 즉시 실패하지 않기 때문에 나중에 디버깅하기가 매우 어렵습니다.

따라서 보드의 내부 레이어를 배치 할 때 액체 식각액을 걸러서 제대로 배수되지 못하게하는 포켓이나 댐을 피하십시오.

배송

빌드 프로세스 중에 디자인이 몇 번이나 변경됩니까? 한 회사가 회로 보드를 만들고 다른 회사가 구성 요소를 채우고 다른 회사가 완성 된 보드 어셈블리를 인클로저에 넣으면 반복되는 포장 및 포장 풀림으로 인한 고장 가능성을 최소화합니다. 이것은 다음과 같은 것을 의미 할 수 있습니다

• 로우 프로파일 커넥터 사용 (짧은 레버 암은 버블 랩에 걸리기 어렵습니다)
• 조립 기술자에게 붙잡을 물건을 줘서 부서 질 수있는 물건으로 보드를 들지 않도록하십시오.
• 포장하기 쉽게 만드십시오. 사각형은 다른 모양보다 감싸기가 쉬워 다음 목적지에 안전하게 도착할 가능성이 높습니다.

모든 좋은 답변은 이미 여기에 있습니다. 디버그 / 복구 디자인에 2c를 추가하기 만하면됩니다. 다운 스트림 (내부 또는 외부)에서 RMA를 수행하는 일부 장치가있을 수 있다는 것은 사실입니다. 장치를 쉽게 조립할 수있는 것처럼 RMA의 장치에 대한 처리 시간을 줄이기 위해 장치를 쉽게 분해 할 수 있습니다.

여기에서 설계 결정의 예로는 작은 SMA 구성 요소를 사용하는 균형을 잡는 것이 포함될 수 있습니다. 작은 구성 요소는 다른 모든 구성 요소가 이미 설치되어있는 경우 수동으로 처리하고 배치하기가 더 어렵 기 때문입니다. 유사하게 패키지를 너무 가깝게 배치하면 주변 구성 요소를 제거하고 교체 할 때 열 손상이 발생하여 둘 중 하나만 고장난 경우에도 실제로 두 개 이상의 구성 요소를 교체해야합니다.

다른 하나는 방열 타설의 크기를 필요한만큼만 줄이는 것입니다. 다시 부품을 제거하고 교체 할 때, 부품 패드가 불필요하게 큰 타설 또는 기타 방열 PCB 기능에 연결된 경우 열 건을 더 오래 적용해야 주변 부품이 손상되거나 보드 표면 / 층이 손상 될 수 있습니다. 장치를 완전히 교체하십시오.

예를 들어 한 구성 요소가 교체 될 구성 요소에 대한 액세스를 차단하거나 수동 프로빙에 대한 액세스를 차단하는 경우 지나치게 제한되거나 집중된 구성 요소 모음도 수리를 복잡하게 만듭니다.

또한 2 차 소싱은 한동안 양산 될 양산 제품에 대한 RMA 작업과 관련하여 큰 영향을 미칩니다.

이러한 고려 사항은 물론 DFM에 의해 부과 된 제약 사항, 기능성 및 전반적인 물리적 제품 설계에 다소 부수적 인 것이지만 잠재적으로 대량 시장 제품에 대해서는 여전히 고려되어야합니다.