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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

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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

La panoramica completa degli strumenti che portano l’Industria 4.0 nella produzione elettronica

di Paolo Subioli on 1 Marzo 2018
La produzione elettronica è tra gli ambiti industriali a maggior tasso di competizione e dunque necessita in modo particolare di metodi e strumenti per aumentare al massimo la produttività, riducendo al minimo gli errori. Oggi il cambiamento principale che avviene nelle fabbriche è quello denominato “Industria 4.0”, o quarta rivoluzione industriale. Essa consiste in una gestione avanzata dei dati prodotti dalle diverse macchine, grazie alle tecnologie internet, per far sì che le linee di produzione possano gestire da sole i vari aspetti che rendono più o meno efficiente la produzione, come il controllo degli errori, la gestione delle scorte di materiale, l’approvvigionamento, il controllo dei processi, la prevenzione dei guasti, e così via.

Si tratta in parte di cambiamenti che eliminano l’intervento umano – come del resto è sempre avvenuto nelle fabbriche – e in parte di cambiamenti che danno agli operatori strumenti di controllo più sofisticati.

Siemens è uno degli attori più impegnati a diffondere i metodi e gli strumenti dell’Industria 4.0. Con la recente acquisizione di Mentor, integrata in Siemens PLM, il settore della produzione elettronica entra a far parte di una piattaforma a livello planetario nella quale la gestione dei dati di produzione diventa il principale fattore di innovazione e di competitività.

Mentor ha portato in dote all’interno di Siemens PLM, oltre ad alcuni tra i più diffusi strumenti per la progettazione elettronica, la suite Valor MSS, che comprende tutti i tool necessari ad implementare l’Industria 4.0 nella fabbrica elettronica. In questo articolo vedremo una panoramica completa di tali tool.

Quali sono i tool per l’Industria 4.0

Lo schema che segue sintetizza tutta la filiera che porta il prodotto elettronico sul mercato, a cominciare dalla progettazione, con i rispettivi strumenti. Si comincia in alto a sinistra con i tool per il PCB Design, si passa alla preparazione alla produzione, per finire con l’ingegnerizzazione della produzione stessa. Il formato dati che fa da riferimento a tutto questa parte è ODB++, presupposto indispensabile per la realizzazione di tutto quello che avviene dopo e dunque inevitabile sostituto dell’ancora molto diffuso formato Gerber.

Sulla parte destra, in blu, siamo all’interno della fabbrica, dove tutti i dati vengono gestiti grazie allo standard OML (Open Manufacturing Language), che permette anche a macchine di diverse marche di collaborare per una gestione unificata delle informazioni. La Valor IoT Box è l’unica parte hardware e serve proprio a gestire il flusso di dati OML. Seguono poi le varie soluzioni per la gestione dello shopfloor e infine i Biga Data Analytics, per gestire la cosiddetta Business Intelligence.

La suite Valor MSS per la produzione elettronica

Gli strumenti della suite Valor MSS per la produzione elettronica (cliccare per ingrandire)

Gli strumenti per il design e la preparazione della produzione del PCB

"ValorInizialmente ci sono gli strumenti per la progettazione del PCB. Il tool che meglio di tutti si integra con la produzione è Xpedition, che fornisce l’integrazione tra la definizione del progetto a livello di sistema e l’esecuzione della produzione. Caratteristiche di Xpedition sono quelle di ridurre drasticamente, fino al 50%, i cicli di progettazione, di essere fortemente integrato col CAD meccanico e di utilizzare tecnologie brevettate uniche.
"ValorIl secondo passaggio è molto importante: la verifica del prodotto ai fini della producibilità (DFM). In questo caso lo strumento è Valor NPI, che consente di effettuare tutte le verifiche sulla base delle capabilities della produzione e dei vincoli. Valor NPI sposta il più possibile indietro nel tempo l’individuazione di potenziali errori in produzione, anche a beneficio dei progettisti meno esperti. Un elemento chiave in questa fase è l’uso del formato ODB++, che consente di andare in produzione con un unico file e senza ambiguità, consentendo di dare subito inizio alla preparazione della produzione
"ValorEssendo l’introduzione di nuovi prodotti (NPI) una fase particolarmente delicata, la proposta è quella di adottare Frontline per la fabbricazione del PCB, in particolare per la verifica del progetto e la pre-produzione. Frontline è frutto di una joint venture tra Mentor e l’israeliana Orbotech.
"ValorLe informazioni contenute nell’ODB++ vengono utilizzate sia per la fabbricazione del PCB che per l’assemblaggio. Poi è Process Preparation ad occuparsi, in un’unica interfaccia, di preparare i dati per tutti i processi all’interno della fabbrica: le diverse macchine SMT, test, ispezione, così come le istruzioni per l’assemblaggio manuale. Process Preparation è un tool molto potente, che riduce enormemente i tempi, inviando le istruzioni elle macchine nel loro linguaggio nativo, senza bisogno di interventi manuali. Per ciascun processo esegue una simulazione, che consente di individuare i problemi prima che avvengano.  Inoltre è possibile passare a una diversa configurazione del prodotto in pochi minuti.
"ValorProduction Plan è lo strumento per gestire la pianificazione della produzione, un’operazione particolarmente complessa, che dipende dalla sequenza dei prodotti e dalla necessità di ottimizzare le diverse linee SMT. Di solito, maggiori sono le variazioni di prodotto, minore è la produttività, ma Production Plan consente proprio di pianificare la successione degli ordini e l’uso dei materiali per ottimizzare l’uso delle linee.

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Paolo SubioliLa panoramica completa degli strumenti che portano l’Industria 4.0 nella produzione 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

Ridurre il costo del PCB con l’ottimizzazione del pannello

di Paolo Subioli on 7 Novembre 2017

Quando si deve realizzare un circuito stampato (PCB) nell’ambito dell’introduzione di un nuovo prodotto (NPI), per ridurre i costi si tende a risparmiare scegliendo l’offerta migliore tra i fornitori della fabbricazione e dell’assemblaggio. Ma risparmiare sui fornitori non è notoriamente un approccio lungimirante.

Un OEM oggi può ottenere risparmi molto significativi concentrandosi piuttosto sul costo dei materiali. L’ottimizzazione del pannello è l’attività che consente di farlo, a condizione che sia il committente stesso di PCB a occuparsene direttamente, anziché aspettare che lo faccia il costruttore.

L’OEM ha tipicamente diversi fornitori per la fabbricazione, l’assemblaggio e la prototipazione. Ciascuno di essi ha i propri standard e vincoli, per ciò che riguarda la pannellizzazione. Dunque capita di frequente che vengano scambiate informazioni con ciascuno di essi in modo ripetuto e inefficiente. Questo fa capire come la responsabilità dei costi dei materiali per la produzione di un PCB sia in buona misura proprio nelle mani dell’OEM.

Cos’è il pannello

Sul concetto di pannello e di pannellizzazione a volte può esserci confusione anche tra gli addetti ai lavori. Il pannello di assemblaggio è il prodotto che l’OEM si aspetta gli venga consegnato dal produttore di PCB, destinato a essere inserito nelle macchine pick & place delle linee di assemblaggio, come in questo esempio:

pannello PCB singolo

Il pannello è un PCB di dimensioni ottimizzate per l’assemblaggio, perché deve essere abbastanza grande per entrare nelle macchine delle linee SMT del produttore. Ma le sue caratteristiche dovrebbero tenere conto anche delle esigenze della fabbricazione, dove può essere conveniente lavorare pannelli contenenti più circuiti stampati, anche di diverso tipo, in modo da utilizzare al massimo il materiale.

Dunque nella realtà un pannello si presenta come nella figura che segue, nella quale lo stesso disegno di PCB è ripetuto più volte, tutte quelle che è possibile fare entrare nelle dimensioni del pannello stesso.

Pannello PCB multipli

Altri elementi presenti nel pannello sono:

  • le bandelle laterali (rail), cioè le aree aggiuntive necessarie a raggiungere le dimensioni necessarie e al trasporto;
  • i fiducial markers di pannello, ovvero i segni apposti sullo stampato affinché la macchina li riconosca, per poter determinare il lato della scheda (top o bottom) e il suo orientamento; le caratteristiche dei fiducials sono definite dalle norme IPC (SMEMA FIDUCIAL MARK STANDARD);
  • i test coupon, per effettuare test sulla qualità della laminatura;
  • i fori di centraggio (holes) necessari a facilitare le varie lavorazioni;
  • le informazioni di riferimento, sotto forma di scritte o di bar-code.

I fattori di riduzione dei costi

Una versione del pannello viene realizzata già in fase di prototipazione, ma – come fa notare Patrick McGoff – nel momento in cui un PCB, e il relativo pannello, viene considerato accettabile per l’assemblaggio, non significa affatto che sia anche ottimizzato per la sua fabbricazione.

Inoltre, il flusso tipico del DFM consiste nell’utilizzo da parte dell’OEM delle linee guida fornite dall’assemblatore, in una fase successiva a quella di progettazione. A quel punto il progetto viene inviato al costruttore del PCB, che lo configura tramite i propri software CAM, per poi inviare un feedback all’OEM. Quest’ultimo può rendersi conto solo in questa fase di quanti siano i pannelli  necessari e dunque i costi effettivi di produzione.

Sarebbe invece fondamentale per l’OEM poter disporre di un tool software in grado di includere sin nella fase di progettazione le linee guida del costruttore e dell’assemblatore. In tal modo, il progetto può essere ottimizzato anche per la pannellizzazione, con evidenti risparmi economici. Potrebbe ad esempio essere conveniente modificare di poco la forma del PCB, per fare entrare più pezzi nell’area del pannello. Ma in generale, ciò consente di anticipare il più possibile eventuali problemi di produzione, dove è il pannello e non il singolo PCB ad essere lavorato.

Le funzionalità necessarie a ottimizzare in pieno la pannellizzazione comprendono:

  • archivio delle linee guida di tutti i partner, sia per la fabbricazione, sia per l’assemblaggio;
  • creazione rapida dei pannelli ottimizzati sia per la fabbricazione, sia per l’assemblaggio;
  • gestione di fattori come misure del pannello, dimensioni delle bandelle, margini, numero di schede per pannello, sporgenze;
  • possibilità di aggiungere i vari elementi tipici del pannello (fiduciali, fori, scritte, ecc.);
  • controlli di problematiche tipiche del pannello, come ad esempio il posizionamento corretto dei break-away sul perimetro della scheda (fase di distacco della scheda dal pannello);
  • calcolo della quantità di materiale utilizzato e del relativo costo.

A tale lista va aggiunta la possibilità di effettuare i controlli DFM relativi ai problemi propri del pannello, che non possono emergere se l’analisi DFM viene effettuata solo a livello di scheda. Le figure che seguono mostrano tre esempi di problemi di produzione legati alla pannellizzazione.

problemi di fabbricazione del PCB

Il componente troppo vicino al bordo rischia di provocare danni

problemi di fabbricazione del PCB

Il LED si sovrappone al fiducial marker, compromettendo una registrazione accurata

problemi di fabbricazione del PCB

FIGURE 5. Breakaway tab too close to SMD pad causes stress on the pad when separating.

La fustellatura del break-away troppo vicina alla pad SMD può danneggiarla al momento della separazione

I tool per ottimizzare la pannellizzazione

Le funzionalità descritte sono tutte incluse nel tool Valor NPI, che rappresenta la soluzione ideale e più completa per il DFM del PCB. Ma le funzionalità fondamentali sono presenti anche nel modulo Fablink, incluso gratuitamente nel pacchetto PADS Professional, opzionale in Xpedition PCB.

Nella prossima puntata vedremo quali sono le strategie specifiche per l’ottimizzazione dell’uso del materiale e quanti sono i risparmi ottenibili in termini di spesa.

(fine prima parte)

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Paolo SubioliRidurre il costo del PCB con l’ottimizzazione del pannello

PCB Design: i controlli di Valor NPI per la fabbricazione del PCB

di Paolo Subioli on 4 Maggio 2017

Nel PCB design la fase di NPI (New Product Introduction) rappresenta un passaggio fondamentale per preparare il prodotto alla produzione e ottimizzare la produzione stessa. Uno degli strumenti software più completi per gestire questa fare è Valor NPI.

Il vero valore aggiunto di Valor NPI è che esso consente, già durante la progettazione, di anticipare eventuali problemi che potrebbero riscontrarsi durante la produzione. Il principio è molto semplice: il software comprende una serie di controlli predefiniti che possono essere effettuati sul progetto, sia per quanto riguarda la Fabbricazione, sia per l’Assemblaggio del PCB.

Oggi parleremo dei controlli per l’Analisi della Fabbricazione.

I controlli per l’Analisi della Fabbricazione che Valor NPI è in grado di compiere consentono di individuare i problemi che potrebbero presentarsi durante la fabbricazione del circuito stampato (PCB). Tali controlli per l’Analisi della Fabbricazione possono inoltre essere utilizzati per redigere preventivi, pianificare e allocare risorse. Ogni controllo copre un aspetto specifico della fabbricazione della scheda, inclusi gli strati di rame (signal, power/ground), gli strati di supporto (solder mask e silk screen) e i drill layers.

Effettuare controlli per l’Analisi della Fabbricazione comporta degli importanti vantaggi:

  • può essere effettuata una stima dei costi sulla base di tale analisi;
  • i difetti di produzione possono essere identificati e corretti in modo preventivo;
  • è possibile estrarre i parametri del progetto per pianificare la produzione e scegliere le macchine necessarie.

Esempio: il layout dei circuiti flessibili e rigido-flessibili

Se il processo di analisi che Valor NPI è in grado di compiere viene effettuato durante la fase di PCB layout, è possibile prevenire le problematiche tipiche che si riscontrano nella fabbricazione dei PCB flessibili e rigido-flessibili. Questi ultimi richiedono controlli specifici.

Ecco di seguito alcuni esempi:

valor rnpi pcb design checks

Le tracce dovrebbero essere sempre perpendicolari all’area di transizione

valor rnpi pcb design checks

I fori metallizzati troppo vicini a uno stiffener possono portare a rotture nella metallizzazione della parete del foro

valor rnpi pcb design checks

Aree rigide di rame troppo vicine all’area di transizione possono causare la rottura del rame

valor rnpi pcb design checks

La finitura in argento deve rimanere libera dal rame esposto per evitare problemi di interferenza elettromagnetica

È possibile consultare la lista completa dei controlli di Valor NPI per l’Analisi della Fabbricazione del PCB.

Per entrare nel dettaglio dei vari controlli, con le relative grafiche, è invece necessario scaricare la guida ufficiale di Valor NPI, compilando il modulo che segue.

Scarica la guida completa all’Analisi della Fabbricazione del PCB:

Valor NPI Fabrication Analysis User Guide

La guida pratica più esaustiva con tutte le istruzioni per effettuare i controlli relativi alla Fabbricazione del PCB con Valor NPI

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Paolo SubioliPCB Design: i controlli di Valor NPI per la fabbricazione del PCB

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