Intégrer la méthode DFM dans le processus de panélisation dans vos dispositifs électroniques

Lots of PCBs

Souvent, dans un environnement de production plus vaste, les entreprises recherchent de petits trucs et astuces tout au long du processus de fabrication dans l'espoir de réaliser d'importantes économies de coûts. En tant que « fruit facile à cueillir » dans le cadre des économies de coûts, la fabrication est (ou du moins devrait être) un sujet très discuté dès le début de la phase de conception. Tenir compte des principes et des spécifications relatives à la fabrication dès l'étape de conception est ce qu'on appelle la conception pour la fabrication (DFM).

Il existe pas mal de pratiques de DFM qui peuvent mener à d'énormes économies à long terme. Ma pratique DFM préférée  consiste simplement à assurer une coordination précoce avec le(s) fabricant(s) sélectionné(s) afin de bien comprendre leurs capacités, leurs défis et même la manière dont ils mènent leurs affaires. À partir de là, vous pouvez commencer à détecter quels aspects de vos conceptions seront faciles (c’est-à-dire moins coûteux), difficiles (c’est-à-dire plus coûteux), et ainsi de suite.

Par exemple, lorsque je concevais un circuit amplificateur pour un de mes projets de fabrication d'enceintes, j'ai opté pour un simple (ou du moins je le pensais) facteur de PCB de forme circulaire qui aurait l'air génial monté directement derrière le pilote de l’enceinte. En impliquant le fabricant dès le début et en ouvrant les discussions, j'ai rapidement réalisé que quelque chose d'aussi « simple » qu'un PCB de forme circulaire entraînerait des coûts raisonnables pour que le coût de la conception (du point de vue du profit) diminue considérablement.

Finalement, j'ai opté pour une forme rectangulaire plus standard qui a permis de réduire considérablement les coûts de fabrication. En fin de compte, j'ai été en mesure d’effectuer des ajustements opportuns pour améliorer la rentabilité et j’étais satisfait de la conception finale et du coût.

Qu'est-ce que la panélisation ?

Une astuce DFM communément utilisée de nos jours est une méthode connue sous le nom de panélisation. La panélisation est dite simple lorsque les fabricants utilisent un seul substrat, plus grand pour fabriquer et assembler plusieurs cartes à la fois. C'est une technique efficace en raison du gain de temps lié à la création de plusieurs cartes à la fois.

Une fois que chaque collection de cartes est assemblée sur le grand substrat unique, elles sont ensuite séparées en cartes individuelles. Vous vous retrouvez alors avec un tas de cartes entièrement assemblées et (espérons-le) fonctionnelles prêtes à être installées et vendues au monde entier. Cela a l'air facile, non ? Attention, cow-boy ! Les processus de panélisation sont employés pour maximiser les économies de coûts sur une grande échelle de production, mais il y a certaines nuances importantes liées à ce processus.

 
V-groove panelization

Exemple de coupe d'un panneau à rainures en V

Différentes méthodes de panélisation

Comme pour la plupart des choses dans l'univers des PCB, il existe une multitude de façons d'accomplir une même tâche. Les fabricants ont leurs propres méthodes et processus qui dicteront votre conception ou vous enverront chercher un autre fabricant.

Panélisatrion par rainures en V : Ce processus implique la prise d’un angle à rainure en V incliné à partir des ⅓ du haut de la carte. La coupe est effectuée par une machine qui fonctionne le mieux sur des lignes droites. Cette méthode convient mieux aux PCB qui ne comportent pas de composants en sailli, avec un jeu de bords correct, et des bords non arrondis.

Panélisation par routage des onglets : Comme son nom l'indique, le routage des formes de PCB est effectué à l'aide d'un petit nombre d'onglets pour maintenir la carte en place lors de l'assemblage et de la fabrication. Ce procédé n'est pas idéal pour les composants plus lourds tels que les gros transformateurs, car ils peuvent rendre la séparation des cartes beaucoup plus difficile. Cependant cette méthode réduit la tension sur la carte et diminue les risques d'éclatement.

Panélisation par onglets perforés : Ce processus est similaire au routage par onglets ; cependant, dans cette technique, de petits trous sont percés dans les onglets, ce qui rend la séparation des cartes beaucoup plus facile et plus intentionnelle puisque vous pouvez définir l'emplacement exact de la sortie. Comme vous pouvez l'imaginer, cette méthode est encore moins indiquée pour les composants lourds, car ils peuvent même casser des onglets sous la pression de leur propre poids.

Là où les coûts et les défis entrent en jeu

En mettant de côté les descriptions qualitatives de la façon dont chaque processus technique est réalisée, les coûts additionnels et les défis qui se cachent derrière chacune sont ce que la plupart des gens rechercheront. Gardez à l'esprit que plus vous compliquez un dessin, plus il est probable que le coût global augmente.

Séparation des cartes : Lors de la séparation des cartes assemblées à l'aide d'un routeur, il restera inévitablement des particules sur chaque carte, ce qui nécessitera des mains et du temps supplémentaires (c’est-à-dire des coûts) pour les enlever correctement. Si la scie est votre outil de choix pour la séparation, gardez à l'esprit que vous serez limité aux lignes droites, ce qui peut avoir un impact sur les décisions liées à la forme. La technique du laser, par contre, est une technologie formidable, mais il faudra que l'épaisseur de votre carte soit d'environ 1 mm ou moins. Cela peut aussi limiter le nombre de cartes multicouches que vous êtes autorisés à utiliser.

Trous de séparation : Dans la plupart des situations de séparation de cartes, vous vous retrouverez certainement avec quelques bords rugueux (en fonction de votre méthode), surtout si vous utilisez des panneaux à onglets perforés. Cela nécessitera inévitablement du temps et des efforts pour poncer et enlever, en supposant que votre PCB n'est pas conçu pour causer de la douleur pendant la manipulation.

 
PCB manufacturing machine

Les capacités de fabrication vont souvent déterminer votre méthode de conception pour une méthode spécifique de panélisation

En surplomb : Comme nous l'avons mentionné précédemment, votre technique de panélisation peut s’avérer limitée en fonction du choix que vous faites d’utiliser des composants en surplomb ou pas. Ces composants en surplomb peuvent, en outre, provoquer des maux de tête lors de la séparation des cartes, car même une fraiseuse pourrait les cogner, ce qui causeraient des dommages irréparables à l'ensemble du réseau de PCB. Cela entraînerait par conséquent d'énormes coûts de re-fabrication, sans compter tout le temps perdu au cours du processus de fabrication.

Comment anticiper et atténuer les problèmes potentiels

Il existe quelques techniques couramment utilisées dans l'industrie de la conception de PCB qui s'efforcent activement de résoudre les problèmes potentiels bien avant qu'ils ne deviennent des problèmes réels.

Comme nous l'avons déjà mentionné, la méthode DFM est le moyen le plus efficace permettant de transformer votre conception pour en faire une solution rentable pour la fabrication ou la création de panneaux. Le fait d'inclure le fabricant approprié dès le début de votre étape de la conception vous permettra de vous assurer que vous répondez à toutes ses capacités ou que vous concevez en fonction de ses défis.

De plus, l'utilisation d'un excellent logiciel de conception permettra d'alléger de nombreux problèmes de fabrication automatisée. Altium Designer® offre une assistance de qualité pour la création des panneaux de PCB  grâce à sa fonctionnalité réseau de cartes intégrées. Cette  fonctionnalité permet de définir un panneau de conception de cartes identiques ou différentes. Et étant donné que les cartes sources du panneau sont liées plutôt que copiées au réseau intégré, les modifications liées à la conception apportées sur une carte source sont immédiatement répercutées dans le panneau.

Bien qu'il existe de nombreuses façons d'économiser sur les tâches de fabrication, la panélisation mérite certainement de retenir l'attention car il existe de nombreuses façons de traiter rapidement des devis plus élevés que prévu, ou pire encore, un PCB non fabricable.

En gardant à l'esprit certaines lignes directrices générales au cours du processus, vous aiderez à réduire ces coûts et peut-être même à économiser de l'argent pendant que vous y êtes. En fin de compte, cet article est l'un des centaines d'articles qui tentent de vous convaincre d'adopter une mentalité axée sur la méthode DFM au cours du processus de conception. Si vous gardez tout le temps la méthode DFM à l'esprit, vous gagnerez beaucoup de temps tout en minimisant les coûts inutiles et les tracas.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon dont les fonctionnalités d'Altium peuvent vous aider dans vos défis liés à la création de panneau, contactez un expert de chez Altium dès aujourd’hui.

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