Desain Untuk Pembuatan PCB
Langsung Ke:
Apa itu Desain untuk Manufaktur?
Apa Tujuan DFM?
Faktor DFM
Bagaimana Desain untuk Manufaktur Diterjemahkan Ke dalam Tata Letak PCB
Cek DFM Dari Sirkuit Milenium Terbatas
Desain untuk Pembuatan PCB
Di seluruh sektor manufaktur dan bisnis, sejumlah besar mesin bergantung pada papan sirkuit tercetak, atau PCB. Demikian pula, kemampuan PCB membuat perangkat yang digunakan konsumen sehari-hari menjadi kenyataan.
Dengan begitu banyak yang dipertaruhkan dalam desain dan pembuatan PCB, sangat penting untuk menerapkan produksi dengan efisiensi maksimum. Agar hal ini terjadi, bagaimanapun, semua pihak yang terlibat dalam tahap desain dan proses manufaktur harus selalu berhubungan untuk melihat ide produk membuahkan hasil. Di sinilah konsep yang dikenal sebagai desain untuk manufaktur dan urutan langkah-langkahnya berperan.
Apakah Desain untuk Manufaktur?
Design for Manufacturing (DFM) adalah proses yang memungkinkan produsen untuk memeriksa desain produk dalam serangkaian kategori untuk mengoptimalkan dimensi, bahan, toleransi, dan fungsionalitasnya melalui cara manufaktur yang seefisien mungkin. Dengan DFM, kontraktor produk bersertifikat meneliti setiap ide produk baru di berbagai area untuk menemukan pengukuran, bahan, dan proses manufaktur terbaik untuk produk yang ada.
Pabrikan yang ingin memangkas biaya overhead dan meningkatkan kualitas produk secara bersamaan menggunakan DFM. DFM juga memungkinkan untuk menemukan metode manufaktur alternatif untuk item dalam jangka pendek. Misalnya, jika perusahaan hanya membutuhkan produk dalam jumlah kecil, akan sia-sia jika menyiapkan perangkat pembentuk yang mahal dan berteknologi tinggi untuk memproduksi barang dengan produksi terbatas tersebut.
Pada saat yang sama, produk itu mungkin memerlukan pengukuran unik yang akan sulit dibuat tanpa persenjataan industri konvensional. DFM membantu produsen menemukan metode alternatif yang dapat menghemat uang, seperti metode pembentukan panas untuk bagian yang membutuhkan rongga cetakan terpisah.
DFM juga membantu produsen meningkatkan desain yang sudah ada sebelumnya. Jika sebuah perusahaan telah memproduksi produk secara massal di masa lalu dan sekarang berencana untuk mengembalikannya ke produksi, kali ini dapat menghemat uang dengan mengevaluasi kembali desain asli dan proses yang digunakan untuk membuatnya menjadi produk. Jika mereka menentukan salah satu langkah sebelumnya yang terlibat adalah pemborosan, mereka dapat menghilangkannya dari proses.
Apa Tujuan DFM?
Tujuan DFM adalah untuk menghilangkan miskomunikasi yang dulu sering terjadi antara desainer dan produsen. Dalam beberapa dekade terakhir, kedua belah pihak sering terlibat konflik karena kesalahpahaman satu sama lain. Dalam skenario tipikal, perancang akan menyusun produk dengan serangkaian pengukuran dan daftar bahan. Perancang kemudian akan mengirim cetak biru dan sketsa ke pabrikan, yang tugasnya adalah memasukkan desain ke dalam produksi. Jika mereka menemukan masalah dalam desain, perancang akan menyerahkannya kepada produsen untuk memperbaiki masalah ini.
Dari sudut pandang desainer, langkah-langkah yang terjadi setelah tahap desain, termasuk modifikasi, adalah tanggung jawab pabrikan. Masalahnya adalah bahwa pabrikan biasanya tidak memahami seluk-beluk proses desain, tetapi akan tahu kapan pengukuran atau bahan tertentu tidak praktis atau tidak mungkin. Dalam kasus seperti ini, produksi terkadang tertunda karena perbaikan desain di menit-menit terakhir yang seringkali merugikan pihak-pihak yang terlibat. Terkadang, pabrikan tetap terburu-buru mendesain ke produksi, terlepas dari kekurangan dan risiko cacat produk serta ketidakpuasan pelanggan.
Dengan teknik DFM, spesialis dari semua tahap dalam proses desain, pengembangan, dan produksi bekerja sama di setiap langkah. Bersama-sama, mereka membentuk tim gabungan di mana para insinyur dari masing-masing departemen mendengar masukan dan umpan balik yang lain secara real time saat produk dikembangkan, diuji, dan dikirim kembali untuk direvisi. DFM menghemat uang dan waktu dengan membantu perusahaan segera menangkap kekurangan desain dan memperbaikinya jauh sebelum tim manufaktur memulai produksi.
Tim produk dan pengembangan yang menggunakan DFM juga memasukkan masukan dari pihak di luar proses manufaktur, seperti pembeli, vendor, dan pengacara. Setelah menyelesaikan desain produk, perusahaan hanya akan menghabiskan sebagian kecil dari keseluruhan anggaran manufaktur, namun desain akan menentukan sebagian besar biaya produk. Dengan demikian, produsen memiliki terlalu banyak risiko ketika mereka berkomitmen pada suatu produk.
Dengan DFM, perusahaan dapat menghilangkan kesalahan yang dapat menyebabkan penghentian produksi yang mahal dan proses yang sia-sia, berkat pengawasan kooperatif para insinyur dari setiap departemen yang terlibat dalam proses tersebut. DFM juga membantu produsen menghindari skenario di mana produk yang salah dirilis ke publik, yang mengakibatkan kerusakan mendadak, keluhan pelanggan, tuntutan hukum yang berulang, dan kegagalan PR lainnya yang dapat merusak nama merek di mata konsumen.
Faktor DFM
Langkah-langkah DFM mencakup urutan berikut untuk menentukan proses, desain, material, lingkungan, dan kepatuhan produk tertentu.
1. Proses Manufaktur
Bagian pertama dari DFM adalah menentukan jenis proses manufaktur yang tepat untuk digunakan untuk produk yang bersangkutan. Ketika Anda perlu menghasilkan produk dalam jumlah tertentu, prosesnya harus mencerminkan ruang lingkup produksi dan jumlah pengepresan yang direncanakan untuk dijalankan.
Untuk menentukan proses manufaktur terbaik untuk produk tertentu, Anda harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti ukuran produk dan bahan yang dibutuhkan untuk produksinya. Pertimbangkan juga langkah-langkah yang diperlukan permukaan produk, dan apakah ada langkah sekunder yang perlu dilakukan di luar tahap perakitan dasar.
2. Desain Produk
Bagian selanjutnya dari DFM adalah memeriksa desain produk dan menentukan apakah spesifikasinya sesuai dengan produk jadi, atau apakah Anda perlu membuat perubahan tambahan sebelum memulai produksi. Tujuan dari langkah ini adalah untuk memperbaiki kemungkinan masalah desain dengan proses sebelumnya dan membuat produksi Anda berjalan lebih lancar dan efisien kali ini.
Jika Anda merevisi desain yang sudah ada, pastikan modifikasinya sesuai dengan prinsip dasar desain. Pastikan untuk mendiskusikan semua keputusan tersebut di area ini dengan produsen kontrak Anda, karena hal itu akan membantu Anda memastikan produksi mendatang Anda berjalan sesuai dengan prinsip manufaktur untuk produk yang ada.
3. Bahan Produk
Aspek penting lain dari DFM adalah menentukan bahan mana yang diperlukan untuk produk yang bersangkutan. Bergantung pada bentuk, ukuran, dan tujuan penggunaan produk, Anda perlu mempertimbangkan berbagai faktor, seperti kekuatan, tekstur, dan sifat termal yang diperlukan untuk bahan atau produk.
Selama langkah ini, Anda perlu berkonsultasi dengan produsen kontrak untuk memastikan bahan yang dipilih memenuhi persyaratan untuk produksi yang ada. Jika Anda memikirkan bahan tertentu, Anda perlu mengetahui apakah bahan itu akan tahan panas dan menghantarkan listrik, karena faktor-faktor ini dapat membuat atau menghancurkan produk.
4. Lingkungan Akhirnya
Sebelum Anda menyelesaikan pilihan Anda untuk proses, desain dan bahan produk, Anda perlu memeriksa lingkungan di mana konsumen akan menggunakannya. Setelah Anda menentukan jenis efek lingkungan ini terhadap bahan dan bentuk produk, Anda harus menentukan apakah tiga pilihan DFM sebelumnya sudah cukup.
Contoh desain untuk manufaktur termasuk mempertimbangkan bagaimana dan di mana konsumen akan menggunakan produk Anda. Jika Anda mengembangkan produk untuk digunakan di luar ruangan sepanjang tahun, bahannya harus mampu menahan berbagai suhu lingkungan dan kondisi cuaca. Jika pengguna akan memasang produk ke objek lain, desain perlu mengakomodasi berbagai pengaturan.
5. Pengujian/Kepatuhan
Tahap terakhir dari DFM adalah untuk menentukan apakah desain dan bahan untuk produk yang bersangkutan akan memenuhi standar keamanan dan kualitas dari berbagai entitas yang memiliki suara dalam masalah tersebut. Fasilitas pengujian bersertifikat ISO pihak ketiga dapat menentukan hal ini. Analis manufaktur yang netral harus mengawasi pengujian.
Berbagai entitas dapat memiliki standar yang akan memengaruhi kemampuan Anda untuk maju dengan desain dalam kondisi saat ini. Misalnya, peraturan peraturan di tingkat negara bagian, federal, atau internasional mungkin menganggap produk Anda tidak aman dalam konfigurasi yang ada. Produk mungkin tidak memenuhi kode industri yang dimaksudkan. Desain produk bahkan mungkin gagal memenuhi standar keamanan perusahaan Anda.
Kesalahan Desain Umum
Selama desain dan produksi PCB, menggunakan DFM dapat menghilangkan kesalahan berikut.
1. Pembersihan Tepi
Salah satu kesalahan paling signifikan yang dapat dilakukan pabrikan dengan desain PCB adalah tidak mengizinkan jarak tepi yang cukup. Masalah ini dapat menjadi masalah untuk tembaga di sepanjang tepi PCB, karena tembaga dapat menimbulkan korosi jika tidak memiliki lapisan pelindung. Jika Anda mendesain PCB tanpa mempertimbangkan kelonggaran ini, pelapis mungkin akan terlepas selama pemotongan akhir.
Untungnya, Anda dapat dengan mudah memperbaiki masalah penyisihan tepi jika Anda menambahkan izin yang diperlukan ke dalam desain papan. Untuk lapisan luar PCB, lapisan seharusnya hanya membutuhkan tambahan 0,010” pada desain. Untuk lapisan dalam, lapisan hanya memerlukan tambahan 0,015” untuk desain.
2. Membuat Perangkap Asam
Perangkap asam bisa menjadi masalah berulang pada desain PCB yang gagal mempertimbangkan masalah ini. Untuk menghindari kemungkinan ini, jangan pernah mendesain jejak bersudut pada sudut lancip. Misalnya, sudut 45 derajat jauh lebih disukai daripada sudut 90 derajat. Yang terakhir dapat membuat PCB rentan terhadap perangkap asam, sedangkan yang pertama umumnya tidak rentan terhadap masalah ini. Selalu periksa ulang semua sudut jejak setelah Anda menyelesaikan perutean untuk memastikan tidak ada jejak yang bergabung yang membuat perangkap asam.
3. Tata Letak Papan yang Rumit
Jika Anda sampai pada situasi di mana papan Anda menjadi kompleks, Anda harus memikirkan kembali desain menjadi rencana yang lebih pelarut di mana Anda dapat mengatur semua komponen yang diperlukan di sisi yang sama. Kesalahan yang terkadang dilakukan oleh beberapa desainer PCB adalah menempatkan beberapa elemen di sisi lain papan untuk mengosongkan ruang di sisi utama.
Ketika Anda menempatkan komponen di kedua sisi PCB, itu meningkatkan biaya proses pembuatan. Selain itu, penambahan komponen di sisi lain PCB menambah banyak komplikasi bagi pabrikan.
4. Tidak Ada Masker Solder di Antara Bantalan
Dalam desain PCB, topeng solder adalah salah satu elemen terpenting dari papan sirkuit apa pun, karena ini mencegah kontak antara tembaga dan logam lainnya. Tanpa adanya masker solder di antara bantalan, kontak dapat terbentuk antara logam negatif, menyebabkan korsleting yang tidak terduga.
Untuk memastikan setiap papan sirkuit memiliki masker solder yang cukup, sertakan ini dalam aturan desain untuk semua produksi PCB Anda. Dengan begitu, tidak akan pernah ada masalah dengan penerapan masker solder saat mengonversi pengaturan PCB besar ke papan sirkuit yang lebih kecil.
5. Menempatkan Vias di Pads
Jika ruang sempit pada PCB Anda, Anda mungkin tergoda untuk menambahkan vias untuk mengosongkan ruang. Namun, ini dapat melemahkan kemampuan pemasangan PCB dengan menarik solder dari papan, sehingga membuat proses penyolderan menjadi tidak efektif. Meskipun opsi vias dapat berguna dalam keadaan tertentu, gunakan hanya jika diperlukan. Hal yang sama berlaku untuk vias mikro, buta, dan terkubur.
Bagaimana Desain untuk Manufaktur Diterjemahkan Menjadi Tata Letak PCB
Dalam rekayasa PCB, prinsip-prinsip DFM membantu produsen menjaga semua spesifikasi desain dalam tata letak fungsional, terlepas dari ukuran PCB yang bersangkutan. Saat menggabungkan komponen satu papan ke dalam PCB yang lebih kecil, mungkin sulit untuk memasangkan bagian-bagian tersebut pada tempatnya dan menghindari masalah seperti perangkap asam dan masalah dengan jarak tepi. DFM membantu menghindari masalah ini sebelum board masuk ke produksi.
Dengan rekayasa DFM, produsen bersertifikat memeriksa desain papan sirkuit untuk memastikan pengukurannya cukup untuk tujuan yang dimaksudkan oleh PCB. Mereka juga memeriksa desain papan untuk memastikannya akan berfungsi di lingkungan yang diinginkan. Misalnya, jika papan akan digunakan pada mesin yang menghasilkan panas luar biasa, desain PCB perlu menggabungkan komponen dan elemen pelindung yang dapat menahan kondisi ini.
Proses DFM juga memastikan desain PCB tidak akan menerima persetujuan untuk produksi jika gagal melewati serangkaian tes standar. Misalnya, jika PCB mudah rusak di bawah serangkaian kemungkinan kondisi kerja, perancang perlu mengerjakan ulang papan dengan komponen tambahan hingga dapat menangani tugas perangkat terkait.
Dalam produksi PCB, prinsip-prinsip DFM berjalan seiring dengan desain untuk fabrikasi, yang mencakup masalah fabrikasi dan bagaimana penerapannya pada PCB.
Pemeriksaan DFM Dari Millennium Circuits Limited
Dalam hal inspeksi desain dan pengujian kepatuhan, Anda harus meminta masukan dari pihak ketiga yang objektif dan memenuhi syarat. Di Millennium Circuits Limited, kami menjalankan analisis DFM pada desain dan prototipe PCB untuk mengidentifikasi cacat dan masalah lainnya. Hubungi MCL hari ini untuk mempelajari bagaimana kami dapat membantu Anda meningkatkan PCB sebelum Anda mulai memproduksinya.
