Näin suunnittelet elektroniikkalaitteen, joka skaalautuu prototyypistä sarjatuotantoon

“Built for scale” on suunnitteluominaisuus, ei tehdasominaisuus. Skaalautuva tuote on suunniteltu koneiden valmistettavaksi, sekunneissa testattavaksi ja hallitusti muutettavaksi.

· kirjoittanut Kari Rantakoski

Lyhyt vastaus: Laite skaalautuu prototyypistä sarjatuotantoon, kun kahdeksan asiaa pitää paikkansa jo ensimmäisessä prototyypissä: BOM käyttää vakio-osia kahdella hyväksytyllä lähteellä; SMT on yksipuolinen missä layout sallii ja THT minimoitu; jokaisella verkolla on testipiste tai saavutettava padi; levyn ääriviiva, fiduciaalit ja vapaa-alueet sopivat SMT-paneliin; firmware ohjelmoidaan ja provisioidaan linjalla määritellyn rajapinnan kautta; kalibrointi on automatisoitu ja tallennettu laitteeseen; kotelossa ja liittimissä on kokoonpanotoleranssit, ei laboratoriotoleransseja; ja suunnittelu on revisionhallinnassa muutosprosesseineen. Comtec Labs soveltaa näitä sääntöjä jokaisessa suunnittelussa ja DFM-katselmuksessa, koska samat linjat valmistavat prototyypin ja sarjan.

Kahdeksan sääntöä

SääntöMiksi sillä on väliä volyymissaMitä se maksaa prototyypissä
1. Vakio-osat, kaksi lähdettäAllokaatio ja EOL eivät pysäytä tuotantoaPäivän BOM-työ
2. Yksipuolinen SMT, minimoitu THTPuolittaa kokoonpanoajan ja poistaa käsityövaiheetHieman layout-työtä
3. Testipiste jokaisella verkollaFlying probe nyt, ICT-jigi myöhemmin ilman uutta layoutia1–2 % levyalasta
4. Panelin mukainen ääriviiva ja fiduciaalitTäysi panelin hyödyntäminen, automaattinen ladonta, siisti irrotusEi mitään, jos tehdään ennen layoutia
5. Linjaohjelmointi ja provisiointiFirmware, avaimet ja sarjanumerot ladataan sekunneissa per yksikköMääritelty ohjelmointirajapinta
6. Automaattinen kalibrointiEi teknikkoa per yksikkö; tulokset tallennetaan sarjanumeroittainKalibrointirutiini firmwaressa
7. KokoonpanotoleranssitLevyt putoavat koteloihin; liittimet kytkeytyvät ilman voimaaMekaniikkakatselmus kotelotoimittajan kanssa
8. Revisionhallinta ja ECOMuutokset ovat jäljitettäviä; tuotanto ei koskaan valmista määrittelemätöntä tilaaRepositorio ja muutoslomake

Mitä “samat linjat prototyypille ja sarjalle” mahdollistaa

Kun ensimmäinen prototyyppi valmistetaan tuotannon SMT-linjoilla tuotannon stensiilillä ja reflow-profiililla, prototyyppierä on prosessin hyväksyntä. Sarjan aloitus ei tarvitse uudelleenteollistamista: ohjelma, testijigin konsepti ja paneli on jo todistettu. Kokemuksemme mukaan tämä vastaa yhtä kokonaista prototyyppi-iteraatiota ja useita viikkoja tyypillisessä teollisuustuotteessa.

Merkit siitä, ettei suunnittelu skaalaudu

  • Käsin juotetut johtimet, paikkakomponentit tai käsin trimmaus prototyypissä.
  • Kalibrointi ruuvimeisselillä.
  • Firmware ladataan debuggerilla insinöörin toimesta.
  • Komponentit valittu harrastelijajakelijan varastosta.
  • Ei testispesifikaatiota tai testi, joka vie minuutteja per yksikkö.
  • Kotelo, joka vaatii viilausta sopiakseen.

Keskeiset faktat

  • Testipisteet maksavat 1–2 % levyalasta ja säästävät uuden layoutkierroksen, kun ICT-jigi rakennetaan.
  • Linjaohjelmointi ja provisiointi vie tyypillisesti sekunteja per yksikkö; debugger-ohjelmointi minuutteja ja insinöörin.
  • Yksipuolinen SMT puolittaa karkeasti kokoonpanoajan verrattuna kaksipuoliseen levyyn THT:llä.
  • Comtec Labs valmistaa prototyypit ja sarjat samoilla SMT-linjoilla Vaasassa.

Miten Comtec Labs auttaa

Jokainen suunnittelumme ja jokainen DFM-katselmuksemme pisteyttää suunnittelun näitä sääntöjä vasten ja raportoi, mitä muuttaa ennen ensimmäistä levyä. Lähetä tiedostosi tai konseptisi, niin saat listan tarjouksen mukana.

Usein kysytyt kysymykset

Kannattaako skaalautuvuuteen suunnitella, jos tarvitsemme vain 200 laitetta?

Kyllä. Useimmat säännöt eivät maksa mitään suunnitteluvaiheessa ja laskevat yksikköhintaa ja riskiä heti; ne pitävät myös kasvun mahdollisuuden avoimena.

Milloin DFM:n pitäisi alkaa?

Ennen layoutia. Komponentti- ja ääriviivapäätökset on halpa muuttaa kytkentäkaaviossa ja kallis reititetyllä levyllä.

Voiko olemassa olevasta prototyypistä tehdä skaalautuvan?

Yleensä yhdellä revisiolla: vaihda riskiosat, lisää testipisteet ja fiduciaalit, määritä ohjelmointirajapinta ja automatisoi kalibrointi.

Tarjoatteko suunnittelukatselmuksen muualla valmistetuille tuotteille?

Kyllä. Tiedostojesi DFM- ja skaalautuvuuskatselmus kuuluu jokaiseen tarjoukseen.

Oletko valmis vähentämään piirilevyihin liittyviä yllätyksiä?

Comtec Labs tarjoaa täyden valikoiman palveluita työnkulkusi tehostamiseksi:

PCB-suunnittelupalvelut
PCB-prototypointi
PCB-komponenttien hankinta
PCB-komponenttien kokoonpano
PCB-testaus
PCB-korjaus ja muokkaukset
Piirilevyjen tuotanto
PCB-sarjatuotanto

← Comtec Labs blogi

Valmis seuraavaan projektiin?

Tuotekehityksestä skaalautuvaan valmistukseen.

Ota yhteyttä