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Come funziona la New Product Introduction nell’industria elettronica

di Paolo Subioli on 4 Aprile 2019

La New Product Introduction (NPI), altrimenti nota come New Product Development, è l’insieme delle attività necessarie a portare sul mercato un nuovo prodotto industriale. Ogni volta che si crea un nuovo progetto e si decide di passare alla sua ingegnerizzazione e poi alla produzione, si parla di New Product Introduction. La NPI è il ponte che lega il progetto alla produzione, consentendo di considerare il prodotto da entrambi i punti di vista. La New Product Introduction consente di:

  • comprendere gli impatti sulla produzione del progetto di PCB;
  • ottimizzare il progetto di PCB in base ai volumi di produzione;
  • comunicare alla produzione i dati completi del progetto;
  • generare di tutta la documentazione, i programmi e gli strumenti necessari alla produzione.

La necessità di soluzioni per la NPI

La New Product Introduction è una fase del processo industriale che nasce dalla necessità di risolvere alcuni problemi, come ad esempio:

  • un livello eccessivamente alto di scarti durante il processo produttivo;
  • rese scarse nella produzione;
  • la difficoltà a rispettare i tempi di consegna;
  • problemi di affidabilità del prodotto;
  • tempi di preparazione dei dati per la produzione troppo lunghi;
  • necessità di impiegare troppa forza lavoro per gestire i problemi;
  • richiesta da parte dei clienti di servizi di Design for Manufacturing (DFM) e di feedback.

Una soluzione che risponde a tutte queste necessità è Valor NPI, il tool di Mentor e Siemens PLM che utilizza le migliori soluzioni DFM per consentire un’introduzione di nuovi prodotti efficiente ed economica. Il processo di NPI che tale strumento abilita consiste prima nella verifica che i dati di output del progetto siano compatibili coi processi produttivi che si intendono adottare e con i vincoli tecnologici. Poi prepara tali dati per un loro utilizzo a prova di inconvenienti nella preparazione del processo produttivo.

Il processo di New Product Introduction (NPI)

Valor NPI analizza i progetti di PCB dal punto di vista della resa in fase di produzione, del costo e di eventuali problemi di affidabilità del prodotto finito.

Il processo di DFM per la New Product Introduction visto da vicino

Il processo di Design for Manufacturing per la New Product Introduction si colloca in teoria alla fine della fase di progettazione. In realtà, come vedremo, il DFM non solo comporta la necessità di rimettere mano ad alcuni aspetti del progetto stesso, ma è bene che intervenga già all’interno del processo progettuale. I dati di output, possibilmente nei formati standard IPC-2581 e ODB++, vengono processati da Valor NPI, che li analizza alla ricerca di eventuali problemi, effettuando numerosi controlli. Questi ultimi possono riguardare sia la fabbricazione del PCB, sia l’assemblaggio della scheda. A questo punto si possono presentare due tipi di situazioni:

  • se ci sono problemi, viene inviato un feedback per effettuare modifiche al progetto; va detto per inciso che sempre più progettisti preferiscono sottoporsi prima a correzioni al proprio lavoro, piuttosto che constatare poi lievitazioni dei costi a causa degli errori;
  • se i controlli vengono superati, i dati sono pronti per essere passati alla fase successiva, quella del CAM (Computer-aided manufacturing), i software che gestiscono le macchine per la fabbricazione del PCB; in questo ambito la parte del leone la fa Valor Process Preparation, la soluzione di Siemens PLM per l’ingegnerizzazione, il DFA (Design for Assembly), l’assemblaggio e il test dei PCB.

Poi, come si evince dallo schema che segue, si passa alla fabbricazione del PCB e quindi all’assemblaggio dei componenti, per la realizzazione del PCB completo, dove la soluzione più avanzata è Valor MSS, oggi integrata all’interno della Camstar Electronics Suite.

Valor NPI nel processo di produzione del PCB

La necessità di un DFM precoce

L’esperienza ha insegnato alla maggior parte dei progettisti che effettuare i controlli DFM solo alla fine di tutto il processo progettuale è rischioso, perché potrebbe essere troppo tardi. Qui risulta prezioso l’approccio di “spostamento a sinistra” proposto da Mentor. Non stiamo parlando di politica, ma di un una cultura progettuale che si sta diffondendo sempre di più nell’industria.

Spostamento a sinistra significa anticipare il più possibile, su un’immaginaria scala cronologica orizzontale, tutti i controlli, le verifiche e le simulazioni che si rendono necessarie per prevedere i comportamenti del prodotto e dei suoi componenti, e prevenire così eventuali problemi. Ne abbiamo già parlato più volte a proposito della verifica e della simulazione, nell’ambito della cosiddetta prototipazione virtuale. In questo caso parliamo essenzialmente di prevenire i difetti e i problemi di producibilità.

Il principio è semplice: risolvere i problemi appena si intravedono è facile, poi sempre più difficile. Ma questa è una regola che vale per qualsiasi aspetto della vita! Lo schema che segue illustra in quali fasi, in particolare, il DFM si dimostra più efficace nel prevenire i problemi.

Il DFM simultaneo (concurrent DFM) nel processo di progettazione del PCB

Un vantaggio che va sottolineato, riguardo l’adozione di un tool come Valor NPI di un progetto elettronico, è che i risultati dell’analisi DFM sono collegati direttamente al CAD che gestisce il layout del PCB, abbreviando così i tempi di qualsiasi tipi di modifica. Questo approccio inoltre ha un importante aspetto che potremmo definire culturale, perché aiuta i progettisti a essere più consapevoli della produzione. Molto spesso, infatti, assistiamo al fenomeno dei progettisti che non sanno nulla dei processi produttivi, che addirittura non sono mai entrati in una fabbrica in vita loro, e tendono così a rimanere confinati in un approccio astratto alla progettazione. È un fenomeno provocato da vari fattori, tra cui la diffusione degli strumenti digitali di progettazione, la sempre maggiore complessità dei progetti, la necessità di ridurre sempre di più i tempi, eccetera.

I controlli DFM

A questo punto rimane da capire cosa c’è da controllare, in un progetto che ha probabilmente passato tutte le fasi di verifica, validazione e simulazione. Il lavoro da fare (per il software) è parecchio, considerato ad esempio che un problema potrebbe passare indenne il Design Rule Checking, ma impattare ugualmente sulla resa in produzione, sul costo o sull’affidabilità del prodotto finito.

Allo stato attuale, Valor NPI effettua ben 953 controlli di tipo diverso, di cui 292 relativi alla fabbricazione del PCB, 366 all’assemblaggio, 123 alle tecnologie del flessibile e rigido flessibile, 45 alle microvias, 39 alla pannellizzazione, 88 ai substrati. Inoltre esegue la validazione della netlist e della BOM e della Approved Vendor List (AVL).

Per avere un’idea del tipo di impatto che può avere il DFM, può essere utile consultare la lista dei controlli effettuati da Valor NPI per la fabbricazione del PCB, cioè le verifiche che consentono di individuare potenziali problemi durante la produzione del circuito stampato (PCB) in quanto tale.

Un esempio interessante riguarda un aspetto piuttosto trascurato, in fase di progettazione, quello della pannellizzazione, cioè la disposizione di più copie del PCB in un unico pannello delle dimensioni idonee ad essere processato dalle macchine nella linea di assemblaggio. I normali programmi CAD dispongono i PCB in base alle loro dimensioni, senza tenere conto della forma, ma questo si traduce in un grande spreco di materiale.

Nell’esempio che segue, viene utilizzato un pannello da 18” x 24”. Nel primo caso i PCB sono disposti in base al loro ingombro complessivo e in un pannello ce n’entrano 6, con un tasso di utilizzo del materiale del 18,7%. Nel secondo caso, Valor NPI ha studiato più a fondo la questione, scoprendo che in quello stesso pannello ce ne possono entrare 10, di PCB, con un utilizzo del 31,5% di materiale. Non ci sono da aggiungere molte altre parole.

Ottimizzazione nella pannellizzazione del PCB con Valor NPI

Scopri come risparmiare tempo e soldi con Valor NPI

Saving Time and Money with Valor NPI

Risparmiare tempo e soldi con Valor NPI

La presentazione, riccamente illustrata e piena di esempi, che mostra in modo esaustivo cone risparmiare tempo e soldi con il Design for Manufacturing di valor NPI. La guida definitiva per capire come creare quel collegamento che mancava tra progettazione e produzione del PCB.

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Paolo SubioliCome funziona la New Product Introduction nell’industria elettronica

Ridurre il costo del PCB con l’ottimizzazione del pannello – 2a parte

di Paolo Subioli on 13 Dicembre 2017

Nella prima parte di questo mini-dossier sull’ottimizzazione del pannello per la produzione del PCB, abbiamo visto innanzi tutto cos’è un pannello per l’assemblaggio del circuito stampato (PCB) e poi quali sono i motivi che rendono conveniente per un OEM occuparsi direttamente della progettazione del pannello, senza demandare la sua gestione al produttore. Oggi entreremo nel merito dei risparmi economici ottenibili con l’ottimizzazione del pannello.

(Se non avete proprio chiaro cosa sia un OEM, potete consultare il nostro glossario EDA)

Un effetto collaterale del controllo sulla pannellizzazione è che l’OEM può vedere qualsiasi requisito dei fornitori e accertarsi che l’output inviato sia non solo accettabile, ma ottimizzato per i suoi obiettivi. Questo processo previene anche l’inefficienza che scaturisce dal comunicare e cercare di risolvere i problemi con ciascuno dei fornitori. La sua coerenza è ulteriormente rafforzata dall’invio dei dati del pannello come parte di uno scambio di dati intelligente, anziché accontentarsi di un mero file grafico.

Risparmi di materiale

Si considerino le percentuali di utilizzo del materiale. I produttori forniscono un numero che di solito è incredibilmente alto, intorno al 60%. A prima vista sembra buono, ma è un inganno. Il produttore dichiara quanto del pannello di fabbricazione viene utilizzato, basandosi sul pannello di assemblaggio che gli viene fornito. Il pannello di assemblaggio è sempre una scatola rettangolare che si adatta graziosamente alle dimensioni dei pannelli rettangolari.

In realtà, ciò di cui l’OEM si preoccupa è l’area effettiva di materiale usato per i PCB, non per il pannello di assemblaggio, perché essa determina quanti pannelli servono per produrre l’ordine. Nell’esempio della figura che segue, il produttore dichiarerà un’utilizzazione di materiale al 58,9%, ma a causa della forma del PCB, l’utilizzazione effettiva è solo del 18,7%.

ottimizzazione del pannello per la produzione del PCB

I produttori vedono questo esempio come 58.9% di utilizzo di materiale, mentre un OEM lo vede come 18.7% di utilizzo effettivo, basato sul PCB.

Patrick McGoff ha esaminato quattro diversi progetti, ciascuno dei quali con una diversa definizione del volume di produzione, col fine di misurare il risparmio di materiale che può essere ottenuto da un OEM. Il PCB 1 è un circuito stampato rigido, da realizzare in lotti di 2.000 pezzi. La figura che segue mostra come, prima dell’ottimizzazione del pannello, l’OEM poteva ottenere il 18,7% di utilizzo del materiale, su un pannello di 18 x 24″, con due PCB per striscia e sei strisce per pannello. Dopo che l’OEM ha ottimizzato il pannello per l’assemblaggio, ha scoperto di poter ottenere il 31,5% di utilizzo di materiale, arrivando in ogni pannello a dieci strisce da due PCB ciascuna. Il software per l’ottimizzazione del pannello nidifica i circuiti automaticamente in un pannello di assemblaggio più stretto, a dispetto della sua forma non standard.

Assemblaggio ottimizzato all’interno di un pannello ottimizzato per la fabbricazione

Successivamente McGoff ha calcolato i costi tramite un foglio di calcolo che prendeva in considerazione i seguenti parametri:

  • numero di PCB ordinati
  • superficie del pannello di fabbricazione
  • costo al metro quadro del pannello di fabbricazione
  • surplus di superficie richiesto (per ospitare i residui)

Per l’esempio riportato sopra, è stato calcolato il costo prima e dopo l’ottimizzazione, per ordini tra i 100 e i 2.000 pezzi, in scaglioni di 100.

Come mostrato nel grafico che segue, l’ottimizzazione ha consentito notevoli risparmi per qualsiasi volume di produzione. Successivamente è stato identificato il volume di produzione con il più basso il costo per PCB. Questo potrebbe consentire addirittura di modificare la misura dell’ordine in base alla necessità di abbassare al minimo il costo unitario del prodotto.

Per tutti i volumi di produzione, il pannello ottimizzato evidenzia evidenti riduzioni di costo

Il grafico successivo mostra il numero di pannelli realmente necessari, in entrambi i casi. Potrebbe sembrare strano che gli andamenti non siano in linea retta; ciò è dovuto al fatto che entrano in gioco numerose variabili. Più sorprendente forse è il fatto che già alla quantità di 4 pannelli si ottiene un risparmio significativo!

Numero reale di pannelli necessari, non ottimizzati e ottimizzati

La tabella che segue mostra invece una sintesi dei calcoli effettuati sui 4 diversi PCB analizzati, ciascuno dei quali caratterizzato da un diverso volume di produzione. I risparmi sono sempre notevoli, persino nei casi di quantità ridotte di PCB prodotti annualmente.

Risparmi ottenibili per i pannelli nei 4 casi di PCB analizzati

Per concludere, si considera anche il costo del lavoro necessario per definire, mettere a punto e comunicare tutte le istruzioni per la pannellizzazione, l’adozione di un tool per la pannellizzazione sistematica porterebbe risparmi anche in questi ambito.

[L’immagine iniziale è tratta da allpcb.com]

Valor NPI

Il tool ideale per ottimizzare la pannellizzazione del PCB

Valor NPI fornisce la soluzione all’esigenza di un trasferimento efficiente dei progetti di PCB da qualsiasi tipo di fonte verso la produzione

“Valor NPI consente di risolvere i problemi di produzione già in fase di progettazione, anticipando ciò che può essere fatto per arrivare presto sul mercato con grandi volumi”

Chiedi informazioni su Valor NPI:

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Paolo SubioliRidurre il costo del PCB con l’ottimizzazione del pannello – 2a parte

Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 5 – Fabbricazione e Assemblaggio

di Paolo Subioli on 4 Ottobre 2017

Eccoci alla quinta e ultima puntata della nostra serie su come progettare un PCB per la Internet of Things (IoT). Abbiamo finora affrontato tutti gli aspetti legati in modo specifico ai dispositivi riconducibili al concetto di IoT, che riguarda tipicamente la raccolta e trasmissione a distanza di dati. In tale fattispecie rientrano sia dispositivi di uso personale (come i fitness tracker) e domestico (come i cronotermostati di nuova generazione), sia i sensori e le apparecchiature che in ambito industriale consentono di ottimizzare i processi produttivi tramite una gestione in tempo reale dei dati (la cosiddetta Industria 4.0).

Finora, dopo le caratteristiche specifiche dei dispositivi IoT, abbiamo visto come gestire la scelta dei componenti e la cattura dello schematico, poi la progettazione del PCB layout e la cattura degli obiettivi progettuali. È dunque arrivato il momento di parlare della fabbricazione e assemblaggio dei progetti IoT.

Esempi di controlli che è possibile effettuare tramite le analisi DFM

Si tratta di assicurare, lungo tutto il flusso di progettazione, che vengano rispettate le esigenze legate alla produzione nelle sue due componenti, ovvero la fabbricazione del PCB e l’assemblaggio dei componenti sulla scheda. Ad esempio, il Design for Test (DFT) consente di identificare i corto circuiti e altri difetti di producibilità, abilitando il progetto alla testabilità dal punto di vista della scheda nuda. Analogamente, l’analisi DFMA (Design for Manufacturability and Assembly) consente di identificare problemi come quelli relativi agli slivers o al rame indebitamente esposto al solder. In modo che possano essere corretti prima della fabbricazione.

La produzione di dispositivi IoT può essere particolarmente complessa per chiunque, dai grandi produttori di elettronica fino ai makers. In tale contesto, il risparmio anche di pochi centesimi può avere un impatto decisivo sulla riuscita o il fallimento del progetto. Perciò è importante disporre di tool per la progettazione che includono caratteristiche per la producibilità, come l’analisi DFMA, la pannellizzazione e il flusso di scambio dei dati per il lean manufacturing come il formato ODB++. Tali tool consentono di prevenire i problemi che causano ritardi, re-spins, aumento dei costi, diminuzione dei volumi di produzione.

Per ulteriori approfondimenti su questo tema, consigliamo di consultare la guida di John McMillan “7 Design Aspects of IoT PCB Designs”.

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Paolo SubioliProgettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 5 – Fabbricazione e Assemblaggio

PCB Design, ecco le novità di Xpedition VX.2.2

di Paolo Subioli on 12 Settembre 2017

Un’importante novità nel PCB Design è il rilascio della versione VX 2.2 di Xpedition, da parte di Mentor/Siemens. Xpedition è il tool di fascia altra per il PCB Design, destinato alle imprese globali. La nuova versione si pone l’obiettivo di affrontare le complessità tipiche del design contemporaneo, puntando primariamente sulla facilità d’uso e il lavoro in team.

La sempre maggiore densità dei prodotti elettronici impone lo sviluppo di progetti ultra-compatti, con sempre più funzionalità e a costi sempre più ridotti. La risposta di Xpedition è quelle di tecnologie innovative che enfatizzano aspetti come il riuso dei progetti, l’automazione del disegno del layout, una facile configurazione dei vincoli avanzati, la progettazione e verifica 3D dei sistemi rigid-flex, così come una solida gestione dei dati.

Ecco una sintesi le principali novità.

Data Management

  • Vault distribuiti – Adesso sono disponibili sia master vault remoti sia nodi vault remoti per fornire un’istanza separata del server con una distribuzione localizzata dei vault.
  • Cross Probing – Integrazione migliorata con gli strumenti di creazione del PCB design, che abilita il cross probing (scambio di dati bidirezionale) tra le applicazioni e lancia i tool di modellazione SI/AMS.
  • Collaborazione – Ridisegnata l’interfaccia utente di collaborazione per fornire un contesto comune per la ricerca, la navigazione e l’ispezione. È stato introdotto un “Compare Basket” per assistere il progettista nel processo di selezione di due progetti per il confronto. Inoltre può essere utilizzata la ricerca rapida per trovare qualsiasi caratteristica o meta-dato della libreria o del progetto sulla base di un determinato testo.

System Design

  • Connettori a fori passanti – Viene supportato l’accoppiamento dei pin in un connettore a fori passanti (Board-through Connector o Stack Connector) con I pin di due connettori diversi (ad esempio sopra e sotto la scheda).
  • Connettori backshell – I connettori backshell ora possono essere generati a livello di libreria e hanno anche una propria rappresentazione grafica.
  • Livelli di astrazione multipli – Nel corso della progettazione di sistema, c’è speso bisogno di variare i livelli di astrazione nel corso del tempo, quando vengono aggiunti dettagli. Ora in Xpedition sono disponibili livelli di astrazione multipli, per supportare questo processo progettuale graduale utilizzato tipicamente dagli architetti di sistema.
  • Integrazione col Cable Design – Adesso è possibile scambiare le informazioni dettagliate relative all’interfaccia fisica di un’unità, descritte nell’Interface Control Document (ICD), tra il progetto di sistema e il progetto di cablaggio.

Cattura dello schematico

  • Controllo della visualizzazione – È stato reso disponibile un nuovo controllo della visualizzazione (display control) per la gestione delle viste e delle stampe dello schematico. Le funzioni sono simili a quelle già disponibili per il layout.
  • Miglioramenti funzionali – Tra i vari miglioramenti segnaliamo quello del wizard “Property Mapping” per la sostituzione dei componenti e quelli nella funzionalità di ricerca, che tra le altre cose consente di avviare direttamente un’azione di sostituzione dei componenti.

FPGA-PCB Co-Design

  • Ottimizzazione Multi-Gigabit (MGT) – La nuova funzionalità di ottimizzazione dei segnali dei Multi-Gigabit transceiver risponde all’esigenza di gestire la quantità crescente di questi elementi all’interno della FPGA.
  • Local Parts Library – Ora è possibile salvare le parti e i simboli dell’FPGA nella libreria del progetto, sia con i simboli personalizzati che con quelli generici.

Layout

  • Sketch Planning – Le funzionalità di Sketch Planning consentono di accelerare notevolmente il flusso di progettazione del PCB. Sono stati introdotti vari miglioramenti in questa parte, specialmente per ottimizzare l’adozione di questi strumenti nel lavoro in team.
  • Alternate Cells – Questo tipo di posizionamento è supportato nel 3D, utile specie per i transistor e i componenti assiali che possono essere assemblati manualmente.
  • Fori ciechi – È consentito il piazzamento di fori ciechi a una data profondità.

Design for Manufacturing

  • La nuova integrazione tra Valor NPI e Xpedition consente la validazione sia dei vincoli di progetto che delle capabilities del processo produttivo, in combinazioni multiple. Si tratta di un’analisi della fabbricazione guidata dal processo che consente di gestire la variabilità di modello del prodotto.

Per una lista completa delle novità della versione VX 2.2 di Xpedition è possibile scaricare il file seguente:

Xpedition Enterprise Flow VX.2.2 Release Highlights

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Paolo SubioliPCB Design, ecco le novità di Xpedition VX.2.2

Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 3

di Paolo Subioli on 26 Giugno 2017

In questa terza e ultima puntata del nostro tutorial su come progettare il PCB di un prodotto IoT (Internet of Things), parleremo del disegno del PCB layout, una delle fasi di progettazione del PCB più importanti.

Progettare il PCB Layout per l’IoT

I progetti IoT – specie per prodotti di consumo come i wearable (indossabili) – sono fortemente vincolati a una forma predefinita che caratterizza l’oggetto, disegnata tramite un CAD meccanico 3D. Per assicurarsi la compatibilità della parte elettronica del progetto, rispetto alla forma fisica, è indispensabile poter disporre di una chiara visione della scheda all’interno del suo involucro. Dunque il perimetro fisico del PCB è il primo vincolo importante di cui tenere conto. Poi ci sono l’ambiente d’uso del prodotto e la flessibilità necessaria. Ma ecco una breve rassegna dei fattori da considerare.

Constraint-based interactive routing

Il routing interattivo basato sui vincoli

1. Posizionamento dei componenti

Una volta che il disegno dello schematico è completo e il perimetro della scheda è stato importato nell’ambiente di layout – comprese le posizioni dei componenti di interfaccia, i fori per il fissaggio, le sagome, ecc. – il posizionamento dei componenti dovrebbe essere facile e veloce. Lo scambio di dati (cross-probing) bidirezionale tra lo schematico e il layout aiuta molto in questo. La possibilità di posizionare i componenti in 2D o 3D, mentre ci si assicura che tali posizioni soddisfano i vincoli di progetto, riduce i tempi ed evita le violazioni.

2. Gestione dei vincoli

L’utilizzo della gestione dei vincoli integrata, per diffondere lungo tutto il flusso di progettazione i vincoli elettrici predefiniti, consente di controllare le classi e i gruppi di net, assicurare che il disegno delle piste soddisfi le regole di performance di alta velocità, ed essere in grado di definire regole di alta velocità per le lunghezze combinate, le coppie differenziali, le lunghezze minime e massime, eccetera.

3. Layout 2D/3D

Quando si progetta un prodotto IoT con un fattore forma molto vincolante e una procedura di assemblaggio complessa, risulta molto vantaggioso poter mettere mano al disegno all’interno di un layout fisico 3D dettagliato. Una visualizzazione 3D fotorealistica durante il posizionamento dei componenti permette di verificare la correttezza costruttiva del layout. I modelli STEP accurati dei componenti forniscono una vista de prodotto finale che consente di verificare la conformità ai requisiti progettuali. Inoltre, la possibilità di importare la geometria meccanica del prodotto IoT nella visualizzazione 3D dà al progettista un controllo totale sull’adeguatezza del progetto.

4. Circuiti rigido flessibili nei progetti IoT

Il PCB rigido flessibile si trova oggi in tutti i tipi di prodotti elettronici ed è spesso richiesto proprio nei progetti IoT.

iot design rigid flex

Ambiente di progettazione 2D-3D per i PCB rigido flessibili

 

La verifica 3D assicura che le aree di transizione siano nella posizione giusta e che i componenti non presentino interferenze rispetto al contenitore. In questo tipo di progetto, gli aspetti critici sono costituiti dalla gestione delle sezioni flessibili, dal posizionamento dei componenti sui layer flessibili, dalla sbrogliatura del flessibile e dalle forme dei piani di riempimento. Avere la possibilità di visualizzare sin dalle prime fasi del progetto i progetti IoT con PCB rigido flessibili può consentire di prevenire costosi rifacimenti. Inoltre, la possibilità di esportare i progetti rigido flessibili come modelli solidi 3D in un CAD meccanico (MCAD) consente una collaborazione bidirezionale efficiente tra i domini ECAD e MCAD, per evitare problemi di tipo sia di passaggio alla produzione (DFM), sia di passaggio all’assemblaggio (DFMA).

5. Testare i progetti IoT

La necessità di verificare la producibilità del prodotto IoT va considerata in tutte le fasi del progetto. Ad esempio, il DFT (Design for Test) fornisce la testabilità del progetto dalla prospettiva del PCB nudo e crudo, per identificare eventuali difetti di fabbricazione. In modo simile, eseguire l’analisi DFMA (Design for Manufacturing and Assembly) permette di identificare problemi come quelli degli sliver e delle superfici di rame esposte non volutamente al solder mask, in modo che possano essere corretti prima della fabbricazione.

In conclusione, la produzione di progetti IoT può costituire un processo complesso, sia per i maggiori produttori di elettronica sia per i maker. La possibilità di risparmiare anche pochi centesimi per unità prodotta si traduce per tutti in vantaggi sensibili nel budget di produzione.

La differenza sta nell’adottare un tool per il layout che supporti caratteristiche relative alla produzione, come l’analisi DFMA o la pannellizzazione, e questo è il caso di PADS e di Xpedition. Nella fase di assemblaggio, poter disporre di un flusso per lo scambio di informazioni di produzione “leggera” come ODB++, aiuta ad evitare i fattori che aumentano i costi o riducono il volume di produzione, identificando i problemi che possono causare ritardi o costosi re-spin.

Progettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 1Parte 2

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Paolo SubioliProgettare un PCB per la Internet of Things (IoT) – Parte 3

Aspek, nella progettazione elettronica la qualità è vincente anche al Sud

di Paolo Subioli on 18 Aprile 2017

La progettazione elettronica ha le sue eccellenze anche nel Sud Italia, dove un caso come quello che oggi raccontiamo, della Aspek di Potenza, dimostra come la qualità del lavoro sia tutt’oggi il fattore che più di ogni altro consente di essere competitivi sul mercato. E pure gli strumenti svolgono un ruolo importante: in questo caso PADS, apprezzato per la sua versatilità e facilità d’uso. Ecco cosa ci ha raccontato il titolare, l’ing. Giuseppe Bilancia.

Che tipo di attività svolge Aspek?

Copriamo gran parte del processo di sviluppo dei dispositivi elettronici, a cominciare dalla progettazione. Spesso ci occupiamo anche delle specifiche, in collaborazione col cliente, se quest’ultimo non ne ha le competenze. In molti casi invece ci chiedono aiuto per l’ingegnerizzazione, sulla quale abbiamo una forte esperienza. Ciò può comportare, ad esempio, che nel corso del lavoro di sbroglio del PCB proponiamo correttivi allo schema elettrico. Essendo molto orientati a eliminare in partenza le possibili problematiche, in genere riusciamo a realizzare un primo prototipo che è già pronto per la produzione. Questo rende molto soddisfatti i clienti, perché consente di arrivare più velocemente sul mercato.

Quali sono i vostri punti di forza?

La capacità di gestire le varie problematiche legate al Design for Manufacturing (DFM), cioè alla realizzabilità del prodotto, è la nostra qualità più apprezzata. E poi siamo veloci. Il nostro metodo di anticipare in fase di progettazione le possibili problematiche, alla fine porta a un time-to-market vantaggioso. Il cliente arriva da noi con lo schema elettrico, sapendo che in 7-10 giorni può avere in mano il prototipo. Inoltre può ottenere il file 3D della scheda, che è anche una parte significativa del nostro lavoro. In certi casi, infatti, ci occupiamo della progettazione meccanica, che consente di verificare precocemente eventuali difficoltà legate alle interferenze.

Che ruolo svolge uno strumento come PADS?

PADS è senz’altro il nostro tool preferito, che ci consente di adottare l’approccio che ho appena descritto. Passiamo molto facilmente dallo schema elettrico allo sbroglio e lo strumento ci consente di importare uno schematico o una net list senza alcuna difficoltà. La parte di layout è quella che apprezziamo di più. Ma ci piace anche la possibilità di esportare i file 3D con tutte le primitive. PADS ci rende tutto il lavoro facile e molto veloce. Abbiamo in casa tutte le librerie e quelle che non abbiamo le troviamo online con grande facilità, compresi i modelli 3D.

Com’è la vita di un’azienda elettronica in un’area così poco industrializzata come il Mezzogiorno?

In effetti non possiamo negare di essere svantaggiati. È persino difficile aggiornarsi, partecipare a corsi o a eventi. I nostri clienti sono quasi tutti lontani, per lo più in Lombardia e Piemonte. Ma è anche vero che la distanza fisica tra progettista e cliente conta sempre meno. Anche trovandosi nella stessa città, alla fine non si riesce a trovare il tempo per incontrarsi…

Essere un’azienda del Sud costituisce dunque un handicap?

C’è un certo pregiudizio sicuramente, anche da parte dei fornitori. Ma la reputazione che abbiamo saputo costruire supera questi aspetti. Siamo sul mercato da 15 anni e i nostri interlocutori ci conoscono bene. Inoltre possiamo disporre di un grande patrimonio di intelligenze: i molti ragazzi del Meridione che dopo aver studiato vanno a cercare lavoro al Nord, ma poi sono ben contenti di poter tornare.

La Aspek si presenta:

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Paolo SubioliAspek, nella progettazione elettronica la qualità è vincente anche al Sud

BluePrint, la rivoluzione nella generazione della documentazione per la produzione elettronica

di Paolo Subioli on 1 Marzo 2017

La documentazione per la produzione di un circuito stampato è un punto critico nella filiera elettronica; essa infatti definisce come deve essere costruito il circuito stampato e, a volte, come il prodotto finito deve essere assemblato. La documentazione è quindi la chiave del prodotto, che ne garantisce la ripetitività costruttiva e la consistenza, permettendo una agevole l’ispezione finale, con meno possibilità di rifiuto per errori o ritardi di consegna.

La soluzione proposta con il tool BluePrint di Downstream Technologies permette di creare velocemente la documentazione, composta da disegni tecnici e viste di layout utili per la costruzione l’assemblaggio e l’ispezione finale del circuito stampato, tramite un software innovativo basato sullo stile Microsoft Office.

BluePrint automatizza il processo di creazione della documentazione, generando un dossier elettronico col quale vengono ben articolate e evidenziate le istruzioni per un ottimale manufacturing del PCB, contenente tutti i dati necessari per costruire, visionare, ed archiviare il prodotto finale.

(clicca sulle immagini per ingrandirle)

BluePrint documentation editor for PCB design to manufacturing

I problemi di oggi

La metodologia corrente per la creazione della documentazione presenta oggi tre problematiche chiave:

  1. Gli applicativi normalmente utilizzati non sono nati per creare la documentazione elettronica per il circuito stampato: in generale il PCB viene progettato con un sistema CAD elettronico notoriamente non predisposto per il disegno tecnico. I tempi impiegati con questi applicativi per la creazione della documentazione incrementano dal 20% al 40% il tempo ciclo di progettazione layout.
  2. Il disegno creato è un disegno piatto, che non ha nessuna possibilità di esser gestito come dossier elettronico. Vengono quindi prodotti disegni cartacei che aumentano il rischio di errori di manufacturing e ritardi nelle consegne.
  3. Il dossier cartaceo o semi-elettronico non ha nessun legame (link) col data base di layout: la piastra; quindi non permette aggiornamenti automatici dei disegni.

Così cambia il modo di documentare un PCB

BluePrint è un rivoluzionario applicativo basato sul look&feel dei prodotti Microsoft, che automatizza il processo di generazione della documentazione. BluePrint “conosce” il dato sorgente, perché importa l’intero data base layout. Utilizzando l’approccio del disegno tecnico con relativo cartiglio, l’utente può attingere al data base e creare in automatico viste della board, piani di foratura, layers stack-up, note, tabelle, dettagli meccanici con la possibilità di creare documenti custom con link dinamici a immagini e files esterni.

Con BluePrint i Progettisti possono veramente incrementare la produttività riducendo il tempo speso per la documentazione di metà del tempo normalmente richiesto: specialmente in caso di Engineering change Orders (ECOs). Infatti in caso di modifica del PCB, tutte le viste e i disegni tecnici vengono automaticamente aggiornati grazie al fatto che essi sono ‘linkati’ al dato sorgente importato dal sistema CAD.

BluePrint documentation editor for PCB design to manufacturing

Funzionalità Principali

Ecco di seguito una rassegna sintetica delle funzionalità principali, che dettaglieremo in un prossimo articolo:

  • Completa importazione del dato sorgente
  • Gestione di altri formati per la documenazione
  • Controllo della sintassi per testi e note tecniche
  • Gestione Varianti di Assemblaggio
  • Libreria dettagli per documenti di costruzione ed assemblaggio
  • Supporto gestione automatica degli aggiornamenti (ECOs, Enginnering Change Orders)
  • Dossier informatico paperless

BluePrint documentation editor for PCB design to manufacturing

In sintesi: i benefici dell’uso di BluePrint

  1. Riduzione del costo associato alla creazione della documentazione, riducendo il tempo dedicato a tale attività da parte dei progettisti.
  2. Riduzione del tempo ciclo per la progettazione del layout, incremento dell’accuratezza e del dettaglio della documentazione.
  3. Facilitazione nella comprensione del manufacturing dossier da parte dell’ingegneria di produzione e l’ispezione finale del prodotto.

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Paolo SubioliBluePrint, la rivoluzione nella generazione della documentazione per la produzione elettronica

Dalla progettazione alla produzione, cosi col DFM sta cambiando il PCB Design

di Paolo Subioli on 1 Dicembre 2016

Paul MustoEcco come sta cambiando il PCB Design grazie al DFM, o Design for Manufacturing. I software per la progettazione di PCB stanno vivendo una fase di passaggio importante, legata in particolare al rapporto tra progettazione e produzione. Per capire meglio, abbiamo chiesto il parere di Paul Musto, Direttore Marketing della Mentor Graphics’ Systems Division.

Una delle principali preoccupazioni che provengono dal mercato sembra sia la mancanza di una conoscenza diretta della produzione da parte dei progettisti.

È vero. In generale, con il lancio della PADS Product Creation Platform, abbiamo cercato di spostare il centro dell’attenzione verso la scrivania del progettista. Quest’ultimo di solito non ha molta esperienza o skill nella progettazione della scheda e tipicamente non ha molta conoscenza delle implicazioni dal punto di vista della produzione. I progettisti PCB tradizionali disporrebbero di varie fonti dal punto di vista formativo, in grado di renderli consapevoli dei requisiti di produzione e dei vincoli di cui tenere conto. Con l’evoluzione verso un design che si sposta sempre più verso la propria scrivania, questi progettisti cercano di occuparsi di tutto e così sanno di meno su quali sono i requisiti di produzione che rendono i loro progetti più facilmente realizzabili.

Ciò che possiamo fare come fornitori di strumenti è dare loro la possibilità di effettuare in modo facile e intuitivo i controlli basati sulla producibilità nei loro progetti, direttamente dal proprio desktop e con la possibilità di ottenere tutte le informazioni e i feedback di cui hanno bisogno per procedere correggendo le violazioni. Abbiamo un prodotto chiamato DFMA, disponibile direttamente all’interno dell’ambiente PADS, che include più di 100 dei più comuni controlli di DFM (Design for Manufacturing). Effettuando tali controlli è possibile ottenere un feedback grafico che evidenzia errori e violazioni, consentendo di intervenire per risolverli in modo intuitivo.

E quali sono invece le preoccupazioni dei progettisti?

Ci sono due aspetti diversi. Per prima cosa i progettisti non vogliono inviare i propri progetti e poi vederseli tornare indietro a causa di violazioni o di problematiche dal punto di vista della producibilità. Inoltre può succedere che chi si occupa della fabbricazione cambi i contenuti del progetto per migliorare la resa e la producibilità oppure che, di fronte a un errore, faccia quello che può per correggerlo in fase di produzione. Spesso tali cambiamenti vengono effettuati senza che i progettisti ne vengano a conoscenza.

Non si dovrebbe arrivare a tal punto, giusto?

No, non si dovrebbe. Il punto è che se sei un progettista e stai lavorando a un progetto molto complesso, non vuoi che chi fabbrica cambi nulla di ciò che hai progettato e validato con il tuo lavoro. Hai effettuato simulazioni, credi di aver fatto tutto il possibile, poi mandi tutto al produttore che fa degli aggiustamenti di qualcosa che potrebbe aver violato gli obiettivi progettuali.

Il punto di vista del progettista è diverso da quello del produttore, nonostante il loro obiettivo sia comune?

C’è una sorta di lacuna in termini di conoscenza. Un progettista che ha una formazione come ingegnere elettronico, di base non conosce tutte le complessità della produzione e non può avere una comprensione piena delle regole. È proprio per questo che l’ambiente DFM di PADS abilita i progettisti a effettuare i 100 controlli più comuni, portandoli molto oltre, nel processo progettuale. Così, senza bisogno di essere esperti di produzione, diventano in grado di gestire controlli che sarebbero normalmente effettuati dal produttore.

Quando il progettista effettua un controllo, che grado di accettazione si può aspettare dal produttore?

Il 100%. Dentro il tool per progettare adesso ci sono i 100 più importanti controlli di Valor NPI che la maggior parte dei produttori effettua nel corso dei propri processi di verifica.

È questo il collegamento tra i tool di progettazione e quelli per la gestione della produzione?

Non solo. C’è già la tecnologia che porta per davvero a intervenire sul comportamento delle macchine SMT, la quale raccoglie i dati e si occupa della gestione dei materiali e del quality assessment. In futuro vogliamo spingerci oltre in tale integrazione, fino ad arrivare al punto in cui sia possibile intervenire sul progetto in base ai dati sul rendimento reale in produzione ricavati in stabilimento, su quel prodotto specifico, su quelle particolari linee SMT.

Qual è il valore strategico di questa scelta?

Valor attualmente è lo standard de facto per la verifica di producibilità del progetto e Mentor Graphics non vuole semplicemente portare questa suite di prodotti nella “famiglia” Mentor. Si tratta di creare un legame più stretto tra la produzione e la progettazione.

Mentor è sempre stata interessata a essere più di un fornitore di tool per la cattura dello schematico e la sbrogliatura, per guardare all’intero processo progettuale. I nostri clienti sono sempre meno interessati alla sola progettazione e sempre più all’intero processo di creazione del prodotto. Attualmente Mentor è davvero l’unica azienda in grado di offrire una versione “olistica” (ovvero che tiene conto di tutti gli aspetti in tutte le fasi) alla progettazione del PCB.

[Si ringrazia I-Connect007 per i contenuti]

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Paolo SubioliDalla progettazione alla produzione, cosi col DFM sta cambiando il PCB Design

Offerta speciale PADS Manufacturing Options

di Paolo Subioli on 20 Maggio 2016

Finalmente le migliori opzioni di PADS per portare il progetto in produzione velocemente e senza errori, con la documentazione corretta al miglior prezzo, in un’offerta irripetibile.

Il passaggio dalla progettazione alla produzione è una fase tra le più importanti, nell’industria elettronica, perché da essa dipende in maniera determinante la capacità di realizzare il proprio prodotto in tempi rapidi e senza inutili aggravi di costi.

Per sottolineare l’importanza del passaggio dalla progettazione alla produzione, Cadlog propone un’offerta limitata con scadenza 31 luglio 2016, che abbraccia diversi prodotti che consentono di produrre la migliore documentazione di progetto possibile per chi poi dovrà occuparsi della fabbricazione o dell’assemblaggio.

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PADS DFMA

pads-manufacturabilityL’opzione PADS DFMA integra l’analisi DFM (Design for Manufacturing) nel flusso di progettazione PADS, consentendo di validare il layout del PCB per la fabbricazione e l’assemblaggio prima della produzione. In questo modo è possibile ridurre al minimo i problemi in fase di produzione e la necessità di ricicli (re-spin). L’opzione PADS DFMA, disponibile per PADS Standard Plus, comprende più di 100 tra le analisi per la fabbricazione e l’assemblaggio più comunemente adottate, rendendo semplice e veloce identificare eventuali problematiche che potrebbero provocare ritardi nella produzione. Webinar su questo argomento →

CAM350

CAM350 è lo standard industriale de facto per la verifica, l’ottimizzazione e la generazione di output efficaci ed efficienti per la fabbricazione di circuiti stampati. CAM350 semplifica il trasferimento dei dati dalla fase di progettazione a quella di produzione del PCB. CAM350 importa il database del CAD, verificando che le caratteristiche elettriche soddisfino effettivamente gli obiettivi del progetto. Controlla eventuali errori nel file Gerber ed effettua il Design Rule Check (DRC), per verificare che i layer Gerber corrispondano alle regole definite nel progetto e alle capacità del produttore. Webinar su questo argomento →

Documentation Editor for PADS

Documentation Editor for PADSDocumentation Editor for PADS è lo strumento più innovativo per la generazione rapida ed automatica della documentazione di un progetto elettronico, che redige i disegni necessari alla fabbricazione, assemblaggio e ispezione di un PCB. Il tool genera automaticamente e collega tra di loro un numero praticamente illimitato di viste e dettagli del progetto, mantenendone tutte le informazioni logiche presenti. Il risultato è un documento elettronico realizzato in breve tempo, che mostra chiaramente tutti i dettagli e le informazioni per una corretta fase di produzione. Webinar su questo argomento →

L’offerta:

offerta software x 1

1 dei 3 applicativi = 3.000 €

offerta software x 2

2 dei 3 applicativi = 5.000 €

offerta software x 3

3 dei 3 applicativi = 7.000 €

La scadenza:

31 luglio

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Paolo SubioliOfferta speciale PADS Manufacturing Options

Analisi DFM: come integrarla nella progettazione del PCB tramite PADS

di Ivano Tognetti on 28 Aprile 2016

L’analisi DFM (Design For Manufacturability) è un elemento sempre più importante, nell’industria di oggi, dove la necessità di ridurre sia i costi sia i tempi di consegna si fa sempre più impellente, in tutti i settori. Con questa espressione si intende l’arte di progettare i prodotti in modo da facilitare il processo di produzione e conseguentemente ridurne i costi. Più un problema potenziale viene anticipato alla fase di progettazione, meno sarà impegnativo risolverlo successivamente.

Il DFM è una disciplina che si evolve costantemente, perché deve tenere in considerazione le caratteristiche dell’industria elettronica, le quali cambiano di frequente. Man mano che i produttori evolvono e automatizzano sempre più fasi dei propri processi, questi ultimi tendono a essere più economici, e qui interviene proprio il DFM. In un ambito come ad esempio il montaggio delle SMT, più si riescono a estendere le fasi eseguite autonomamente dalle macchine – grazie a tutta una serie di controlli effettuati già in fase progettuale – più si rende economico il processo.

L’analisi DFM in PADS

All’interno della piattaforma di progettazione PADS è integrata una soluzione per l’analisi DFM che consente ai progettisti di risolvere problematiche di produzione durante il progetto stesso. Ciò consente di eliminare i ricicli (re-spin) e accelerare la tempistica.

I vantaggi dell’analisi DFM senza interruzioni

  1. Non è necessario alcun tool di terze parti per effettuare i controlli per la produzione.
  2. È possibile garantire che i dati di progetti siano accurati, per il loro trasferimento ai fini della fabbricazione e che non ci siano ritardi di produzione dovuti a notifiche inaspettate da parte dei produttori.
  3. I progettisti di PCB possono revisionare i risultati e risolvere i problemi immediatamente all’interno di PADS, con un’integrazione e una sincronizzazione prive di interruzioni.
dfm con pads

Figura 1 – Selezionando una violazione nel visualizzatore dell’analisi DFM, quest’ultimo si sincronizza con la posizione sul layout

L’analisi DFM all’interno del flusso PADS controlla oltre 100 delle analisi più critiche correlate alla fabbricazione e all’assemblaggio, come ad esempio:

  • Acid traps
  • Starved thermal connections
  • High testpoint density
  • Photoresist slivers
  • Minimum annular rings
  • Silkscreen overlapping pads
  • Partial via-to-plane connectivity
  • Pad to trace spacing issues
  • Forature duplicate dei fori conduttori (vias)
  • Fori NPTH troppo vicini al rame
  • Pasta saldante mancante
  • Sovrapposizione dei componenti
  • Testpoints too close to exposed copper, etc..

Disporre dell’analisi DFM integrata nel tool per il PCB design consente di risolvere le problematiche sia di fabbricazione sia di assemblaggio, prima di inviare i dati alla produzione. È per questo che si parla di DFMA, cioè Design For Manufacturability and Assembly. Secondo una statistica di Mentor Graphics, gli utilizzatori dei propri tool per il DFM dei PCB registrano il 57 per cento in meno di ricicli, rispetto agli utilizzatori di altri tool, e un risparmio medio in materiali e costi di 20.800 dollari a progetto.

Prova di persona l’analisi DFM su PADS!

Se non disponi di PADS o non conosci le funzionalità per l’analisi DFM, puoi venire al Cadlog Lab, a Milano, e provare il tool direttamente, senza alcun costo.

Prendi appuntamento ora con un esperto, potrai persino portarti i dati del tuo progetto e provare con quelli!

Ecco come funziona il Cadlog Lab

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Ivano TognettiAnalisi DFM: come integrarla nella progettazione del PCB tramite PADS