Ontwerpregels zijn er niet om ontwerpers het leven zuur te maken.
myProto is al enige tijd lid van het EDM Forum van imec (voorheen cEDM). We spraken met Geert Willems van het EDM Forum over de rol van een PCBA prototype, veel gemaakte fouten en engineeringtips voor een perfect prototype. Het EDM Forum heeft als doel wetenschappelijk en technisch goed onderbouwde kennis beschikbaar te stellen rond het ontwerpen, produceren, testen, onderhouden tot en met de recyclage van elektronica. Het EDM Forum richt zich op de niet-functionele aspecten van de elektronica – ook wel Design-for-eXcellence (DfX) genoemd – zoals maakbaarheid, kwaliteit, kost, testbaarheid, betrouwbaarheid, enz.
Om over de rol van een prototype te kunnen spreken moeten we volgens Geert Willems eerst helder hebben wat een prototype is. Geert Willems: ”Er zijn verschillende soorten “prototypes” met verschillende doelstellingen.
Voor elke soort prototype geldt dat ze een welbepaald test- of evaluatiedoel voor ogen hebben. Om een snel, efficiënt en effectief ontwikkelingsproces te bekomen is het belangrijk dat alles wat het bereiken van het prototypedoel bemoeilijkt, wordt vermeden. Hierbij speelt productiekwaliteit een zeer grote rol. Kwaliteitsfouten zoals open soldeerverbindingen of verkeerde componenten zoeken op een product in ontwikkeling is moeilijk en tijdrovend. Investeren in producttest zoals “flying probe testing” en automatische optische inspectie (AOI) is geen overbodige luxe, zeker niet als de assemblage wat complexer wordt.
Naarmate het ontwikkelingsproces vordert, worden de prototypes duurder. Ook de doorlooptijd van een prototype-iteratie is langer, niet in het minst door de lange levertijd van sommige componenten. Dit geldt vooral voor de productprototypes. Hier is “right first time” het streefdoel.”
Geert Willems: “Kwaliteit hangt in de eerste plaats af van het ontwerp. De PCB producent en assemblagefabriek moeten natuurlijk een goede proceskennis en -beheersing hebben maar zelfs de beste fabriek kan geen goed werk maken van een slecht ontworpen PCBA. Rommel in is rommel uit. Design-for-Manufacturing is zeker ook van belang voor prototypes. Te veel hoor je zeggen “het is maar een prototype, die (layout)-regels brengen we later wel in orde”. Dikwijls gebeurt dit dan niet en zit je met kwaliteitsproblemen op de prototypes waarmee kostbare tijd verloren gaat. Onze Design-for-Manufacturing richtlijnen rond PCB, component en assemblagespecificatie zijn dan ook zeer aan te bevelen bij het ontwerpen van prototypes. Dit voorkomt veel fouten.”
Harde cijfers over de meest gemaakte fouten heeft Geert Willems niet maar er zijn wel fouten die hij regelmatig ziet. Geert: “Een klassieker zijn verkeerd geplaatste componenten. De belangrijkste oorzaak is dat verschillende CAD systemen, verschillende referentiesystemen gebruiken voor positie en oriëntatie. Verder komen volgende zaken dikwijls voor: het ontbreken van “fiducials” nodig voor automatische assemblage, te weinig of geen rekening houden met de assemblageprocessen zodat er (teveel) manueel assemblage werk nodig is, component footprints met fouten, onvoldoende opvloeiing van soldeer in gaten van doorsteekcomponenten, enz. Het fysisch ontwerp is typisch de zwakste schakel.”
Volgens Geert Willems is het belangrijkste probleem dat DfM en andere DfX aspecten niet vanaf het begin worden opgenomen. “Doorgaans leggen bedrijven de focus op het functioneel ontwerp: Wat doet de elektronica? Dit is natuurlijk van groot belang maar indien het ontwerp niet met de nodige kwaliteit en beperkte kost geproduceerd kan worden, zal het nooit een succes worden. Design-for-Manufacturing, Design-for-Reliability en andere DfX-aspecten dienen op gelijke voet behandeld te worden als de functionele aspecten en dit vanaf het begin van het ontwikkelingsproces. Achteraf bijsturen is meestal zeer moeilijk. Design-for-Manufacturing en test is ook van belang voor prototypes. Ontwerpregels zijn er niet om ontwerpers het leven zuur te maken. Ze zijn er om vlot kwalitatieve elektronica te produceren die doet wat er van verwacht wordt zonder dat men PCB of assemblage technologiespecialist dient te zijn. Enige extra tijd en inspanning hieraan wijden o.a. met ontwerpcontrole, haal je vlot terug in. Het levert doorgaans tijdswinst en een kostreductie op door minder en snellere evaluatie en minder iteraties.”
myProto is aangesloten bij het EDM Forum om op de hoogte te zijn van de laatste ontwikkelingen en nieuwste inzichten. myProto gebruikt de informatie om het online PCBA platform te verbeteren maar zeker ook bij het checken van ontwerpen van opdrachtgevers voordat we deze produceren. myProto heeft als doelstelling om prototypes op dezelfde manier te behandelen en te produceren als series. Hierdoor willen we de productiefouten er al uit halen tijdens de prototypefase!
Het EDM Forum heeft als doel wetenschappelijk en technisch goed onderbouwde kennis beschikbaar te stellen rond het ontwerpen, produceren, testen, onderhouden tot en met de recyclage van elektronica. Geert Willems: “We richten ons op de niet-functionele aspecten van de elektronica – ook wel Design-for-eXcellence (DfX) genoemd – zoals maakbaarheid, kwaliteit, kost, testbaarheid, betrouwbaarheid, enz. Dit zijn zaken die de elektronica ingenieurstudent niet mee krijgt aan universiteit of hoge school. Deze kennis werd in het verleden opgedaan in de grote vertikaal geïntegreerde bedrijven zoals Philips, Siemens of Alcatel die een eigen productie hadden. Dit soort bedrijven is rond de eeuwwisseling uit het Europese industriële landschap verdwenen. Het EDM Forum poogt de zo ontstane kenniskloof tussen ontwerp en productie te overbruggen met DfX-richtlijnen, hulpmiddelen, seminaries, opleidingen en individueel advies. Al deze informatie is vrij toegankelijk via de website www.cedm.be voor de leden.
Het EDM Forum richt zich op de hele elektronische toeleveringsketen. Het biedt een helikopterzicht op de keten en beoogt de communicatie tussen de verschillende schakels te bevorderen zodat een ketenoverspannende productoptimalisatie kan bekomen worden. Het is niet omdat de PCB of de componenten goedkoper kunnen aangekocht worden, dat het eindproduct daarom goedkoper wordt. Integendeel, problemen met kwaliteit en betrouwbaarheid kunnen een heel gepeperde rekening opleveren. Daarom vormen de mensen actief op de grensvlakken tussen de schakels (ontwerp-PCB-assemblage-aankoop-kwaliteit-onderhoud…) een belangrijke, misschien wel de belangrijkste doelgroep. Onze DfX-richtlijnen helpen om de verschillende aspecten van elektronische assemblages (PCBA) te specificeren, ontwerpen, kwantificeren en te evalueren. Ze zijn zo opgesteld dat ook niet-specialisten er mee aan de slag kunnen al is steeds een zekere basiskennis nodig. Dit bieden we aan in onze technologieseminaries (PCB productie, assemblage technologie, betrouwbaarheid).
Voor de gespecialiseerde ontwerper, procesingenieur of kwaliteitsverantwoordelijke hebben we ook een diepgaander aanbod. Voor meer informatie: www.cedm.be
Lid van
