私はエレクトロニクス設計の初心者です。かなり複雑なPCBデザインの経験があります。うまくいけばたくさん売れる製品をデザインしたい。製造の観点から設計が安価であることを確認するにはどうすればよいですか？単一のPCB製造ではなく、大量生産を意味します。私は、atmel、Texas instrumentのような一般的に見られるマイクロコントローラーを使用しています。これは大量生産に行く方法ですか？

製造コストを削減するために考慮するべき千の事柄がありますが、いくつかの重要なものは

1. 大量にビルドします。これにより、バッチのセットアップコストがより多くのユニットに分散されます。たとえば、バッチサイズを大きくすると、ボードブランクのコストが非常に速く低下することがわかります。

2. コンポーネントコストを交渉します。定価は交渉の出発点にすぎません。そして、大量購入を開始し、ベンダーがあなたが本気であることを知ったら（そして、それ以上のサポートは必要ありません）、戻って再度交渉します。（より強力な地位を得るために、可能な限りマルチソースのコンポーネントで設計してください）

3. プロセスステップを削減します。たとえば、via-in-padメッキオーバーは基板製造にステップを追加し、SMTをスルーホールコンポーネントと混合するとアセンブリにステップが追加されます。

4. BOMの行数を減らします。これにより、購入の手間が減り、部品番号ごとに購入するボリュームが増えます。たとえば、49.9オームの抵抗と51.1オームの抵抗の両方がある場合、それらをすべて同じ値にできるかどうかを確認します。または、出力電圧が異なる3つのリニアレギュレータがある場合、3つの異なる固定出力部品ではなく、それらすべてに同じ調整可能なタイプを使用します。

5. できるだけ寛容に設計してください。たとえば、6 milトラックを使用できる場合は、4 milトラックを使用しないでください。+/- 25ミルで生活できる場合は、ボードサイズに+/- 10ミルを指定しないでください。等公差がゆるいほど、歩留まりが良くなります。さらに良いことに、許容値を十分に緩くすることができれば、最終テストでそれをテストする必要がなくなるかもしれません。

6. ボードを小さくします。標準パネルに収まるボードが多いほど、材料コストは低くなります。

7. テスト容易性の設計。これは、ベッドオブネイルテスターに​​テストポイントを追加することを意味する場合もあれば、設計が必要なすべての機能を単独でテストできるようにすることを意味する場合もあります（BIST）。

8. エキゾチックなプロセスではなく標準プロセスを使用します。金メッキの代わりに熱風はんだレベル、ブラインドビアではなくビアを介して、赤ではなく緑のはんだマスクなどを使用します。

すでにいくつかの素晴らしい回答がありますので、さらにいくつか追加します。

1. アセンブラーおよびPCBファブハウスと密接に連携し、製品を変更して製造しやすくする方法を理解するのに役立つdfm（製造フィードバック用の設計）を提供します。ボリュームを上げるほど、yeildに関連するあらゆる小さなことについて心配するようになります。

2. アセンブリ操作を最小限に抑えます。ボードの片面にすべての表面実装コンポーネントを配置できますか？2番目のサイドを追加することは、アセンブリのもう1つの操作です。ラインを経由する必要があります。キャリアでは、コストが上がる可能性があります。

3. コンポーネントの選択、その小さなQFNパーツは確かに安価ですが、使用している安価な人にとっては難しいので、組み立てに少しコストがかかります。このスルーホールコネクタは、表面実装バージョンよりも安価ですが、これを使用すると、ボードを組み立てる際に別のステップであるウェーブはんだ付けを行う必要があるため、コストが高くなります。

4. HASLは安価な表面仕上げですが、銀の浸漬または金のENIGの保存期間はありません。大量に購入すると、ボードを大量に購入し、数か月にわたって使用することになります。ボードの半分が酸化によりスクラップになった場合、お金を節約できません。

5. テスト時間の最小化についてのコメントは適切であり、時間はコストであり、テストには時間がかかります。中程度の音量で、サーキットまたはハマグリの殻のテストで行うことができます。非常に高いボリュームでは、そのための時間もお金もありません。おそらく、回線の最後で回路の機能テストであるFVTのみを行うことになります。悪いボードはただ山積みになりますが、後で見られる場合と見られない場合があります。歩留まりが許容できる限り、ラインを叫び続けたいだけです。

6. 既に述べたものに加えて、PCBにはPCBにいくつかのコスト要因があることに留意してください。サイズは明らかにコストに関係していますが、無駄でもあります。ボードはパネルで作られているので、パネルの使用を最大限にするために、無駄な材料はまさにその無駄です。また、あなたのファブハウスには、標準的なものと、実行可能であるがより高価なもののリストがあります。その小さなビアは確かに魅力的ですが、たぶん2ミル大きいサイズを使用する方が安くなります。確認してください。小さなトレース幅は素晴らしいですが、大量のショップに移動するときは、1ミルまたは2ミルだけ大きくなるとコストが下がるかもしれません。

7. レイヤー数も大きな議論ポイントです。2レイヤーは4より安いですが、そうですか？上記のデジタルロジックとI / Oを1Mhzで実行している場合、EMIに合格するために必要な追加のコストと時間が、節約を無効にすることがあります。数百万のユニットプラスデザインで、2層ボードを何年も使用していません。しかし、私はそれらを行いました。私の場合、スペクトラム拡散クロックを使用することは、放射の命を救うものでした。間違いなく2層がより適切なボードがいくつかありますが、私は常に4層を擁護しています。

8. コンポーネントの選択の詳細。セカンドソーシングについて語る回答が好きで、チープパーツを使用するか、より信頼性の高いものを使用するかについて考えています。興味深いのは、良い価格がさまざまな方法で隠されていることです。調査と作業を進めることで、はるかに優れた価格設定を見つけることができます。あなたがどこにいるのかはわかりませんが、ここアメリカでは、中国で引用されたときよりも高い価格設定を希望しているようです。多くの場合、中国市場向けにしか販売されていない部品があります。これらの部品については、価格を取得するために調べる必要があります。私はかつて会社に来て彼らの製品ラインを紹介してもらい、その後、中国のみの製品であることが判明したことについて彼らに尋ね始めました。彼らは立ち止まり、どうやって彼らを知っているのかと尋ねました。

9. 交渉します。最初の価格が価格ではないボリュームがある場合:)おそらく3番目または4番目の価格が適切な価格です。私たちはただ、10ドルから2ドルに一部を変更しただけでした。いいえ、競合他社と一緒に行くつもりです（本当だったでしょう）。ある時点で、パーツの価値があなたと等しいかどうかを覚えておいてください。信頼性とサポートが向上している場合、おそらく数セントで十分です。

10. 助言。私はあなたがすでに大きなポケットとマーケティングチームがあなたの製品を宣伝している巨大企業ではないと仮定しますか？この時点であなたはもっと一人のスタートアップだということです。会社や新製品を始める際に、規模に合わせて構築することに関して得た最高のアドバイスを提供します。しないでください。1人または10人の顧客を獲得するために必要なものに焦点を当てます。そのためにビルドします。次に、次の10個、次の100個を取得し、顧客ベースに合わせて拡張します。私たちにとって、製品を作るエンジニアは顧客を獲得するのが難しい部分ではありません。大量に購入できる価格の場合にのみ製品を販売できることがわかった場合は、おそらくそれが最初の間違った製品です:)ここに素晴らしい記事があります

エンジニアがしばしば過小評価する1つのポイントは、すべてのコンポーネントの2つ目のソースを見つけることです。@The Photon（彼の素晴らしい答え）が述べたように、価格交渉のためだけでなく、コンポーネントの1つがもう販売されていない場合、または問題がある場合は、PCBを捨てる必要がないことを確認するためにも予期しない配送/供給の問題。ダイオードなどの場合はかなり簡単ですが、ピン互換の電圧レギュレーター、可能であれば別のメーカーのピン互換マイクロコントローラーも見つけてください。

NPN / PNP出力、異なるインターフェース、電圧バージョンなど、回路のバージョンが異なる場合、通常、すべてのバージョンに1つのPCBを作成し、次にすべてのバージョンにPCBを作成する方が安価です。その後、特定のバージョンに必要な部品のみを組み立てることができます。

PCBにスペースが残っている場合（PCBに機械的寸法を与えている場合など）、TVSダイオードやデカップリングコンデンサなどのEMC保護用のフットプリントを追加できます。

私たちの組立会社から得た1つのヒント（実際には常に5人の会社のボスから、顧客と話をしている）：

24個の「ユーロDINコネクタ」を備えたボードがありました。それらは、2x16または3x16ピンの標準ピンヘッダーのようなものです。

ボードをウェーブはんだ付けし、コネクターをウェーブの上に平行に引っ張りました。つまり、コネクターのすべてのピンを同時にはんだ付けしました。このため、液体スズは局所的に冷却され、ピン間のブリッジのリスクが増加しました。コネクタが波の上を垂直に引っ張られている場合、リスクははるかに小さくなります。

私たちの場合、約26枚のボードがあり、それらは手作業で再加工されました。しかし、大規模では、あなたはそれをしないだろうし、それはあなたの収量を下げるだろう。

通常、ボードはボードの短辺を前にして引っ張られるため、長いピンヘッダーのような部品が長辺と平行になっていると便利です。

ボードを構築する数量、地理的地域を決定し、それらの条件に適切な部品と材料を使用します。

中国製のボードを大量に「米国」または「ヨーロッパ」のデザインで使用できますが、最適ではありません。その市場で広く入手可能で安価な部品を使用する方が良いでしょう（古い世代の部品を使用したり、消費者製品で一般的な部品を使用したり、慣れていない最新の部品を終了したり、製造元が英語のデータシートを持っていない可能性があります）一度に50,000個未満を販売することに関心はありません）。デザインの一部にパンチ紙フェノールボードを使用し、他の部分にファンシーな多層ボードを使用することもできます。

十分な量の場合、2番目の調達は忘れてください。唯一重要なことは、コストをどれだけ削減できるかです。製品はいつでも再設計できます。エンジニアリングの時間は比較的無料です。扱いにくい開発システムで奇妙なマイクロコントローラーを使用して数ペニーを節約する必要があるかもしれませんが、一方で、オープンソースのソフトウェアと速度を活用できるように、ハイエンドのマイクロで非常に低価格で交渉するのが理にかなっているかもしれません開発を進めます。ボリュームが本当に大きくなると、コストははるかに柔らかくなります-メーカーがその市場に参入する意欲があり、合計金額がまだ残っていたため、Digikeyで100分の1の価格で非常に印象的なDSPを取得できた彼らにとって魅力的です。ソフトウェアを提供することもあります。

ボリュームがそれほど大きくない場合、製品の長期的な入手可能性（実績と価格を見てください）、複数のサプライヤを使用することによるリスクの分散などを心配する必要があります。または流行の製品。製品によっては、6か月が長い場合があります。

誘惑に屈して低品質のコンポーネントを使用しないでください。評判の再構築は非常に高価です。これは、特に電気機械部品に適用されます。必要な安全機関の承認が本物で最新のものであることを確認してください。組み立てには適切なサプライヤを使用してください-1万回の注文が2万個の場合、本当に説得力のあるストーリー（将来のビジネスを含む）がない限り、トップティアのサプライヤに少しでも興味を持たせることはできません。恥ずかしさのリスクを最小限に抑えます）、カットレートのアセンブリハウスでお金を節約することは、結果を見ると本当に痛いかもしれません。コンポーネントに特許が含まれる可能性がある場合は、必要なライセンスが適切であり、ロイヤリティの支払いが最新であることを確認してください。

防御設計は、製品ライフサイクルのすべての段階に適用されます。

これらは、製品で発生する可能性のあるフェーズの一部です。

プロトタイピング

プロトタイプの初期段階で、価値の異なるコンポーネント用に余分なパッドを残すことは良いことです。ただし、設計が完成に近づくと、ボードは「大量生産」ボードとまったく同じように見えるはずです。これは、PCB上の銅の形状とサイズがはんだ付けされたものと同じくらい重要である高周波または高電力回路にとって特に重要です。大規模な生産実行とまったく同じレイアウトとコンポーネントを使用して、少量のボードを実行することを忘れないでください。

製造

言及したアカウントに、製造工程を取る必要があります。これは、多層PCB、特に内部層にも適用されます。

銅は溶液でエッチング除去され、次の層がそれを覆う前に銅を排出する必要があります。そうしないと、基板内にエッチング液が閉じ込められます。これは完全に目に見えず、すぐに失敗しない可能性があるため、後でデバッグするのは非常に困難です。

そのため、ボードの内部層をレイアウトするときは、液体エッチャントを閉じ込める可能性のあるポケットやダムを避け、適切に排出されないようにします。

運送

ビルドプロセス中にデザインが何回変更されますか？ある会社が回路基板を製造し、別の会社がコンポーネントを詰め込み、別の会社が完成したボードアセンブリをエンクロージャに入れる場合、梱包と開梱の繰り返しによる障害の可能性を最小限に抑えます。これは次のようなことを意味します

• 薄型コネクタを使用します（短いレバーアームはプチプチに引っかかりにくいです）
• 壊れる可能性のある何かによってボードを拾わないように、アセンブリ技術者につかむものを与えます。
• 簡単にラップできます。長方形は、他の形状よりも簡単にラップできるため、次の目的地に安全に到着する可能性が高くなります。

ここですべての良い答えはすでに。デバッグ/修復の設計に関する私の2cを追加するだけです。下流（内部または外部）からRMAされたユニットが存在する可能性があることは現実です。ユニットを組み立てやすいようにするのが良いのと同様に、RMAされたユニットのターンアラウンド時間を短縮するために、ユニットを簡単に分解できるようにするのも良いことです。

ここでの設計決定の例には、他のすべてのコンポーネントが既に配置されている場合、小さなコンポーネントはもちろん手動で処理して配置するのが難しいため、より小さいSMAコンポーネントの使用のバランスを取ることが含まれます。同様に、物を近づけすぎて配置すると、近くのコンポーネントを取り外して交換するときに熱による損傷が発生する可能性があり、1つだけが故障しても2つ以上のコンポーネントを実際に交換する必要があります。

もう1つは、熱放散のサイズを必要なだけ小さくすることです。また、部品の取り外しと交換の際に、部品パッドが不必要に大きな注ぎまたは他の熱放散PCB機能に接続されている場合、ヒートガンをより長く適用する必要があり、近くのコンポーネントまたはボードの表面/層が破損する可能性がありますユニット全体を交換します。

コンポーネントの過度に制約された、または集中したコレクションも修復を複雑にします。たとえば、1つのコンポーネントが、交換されるコンポーネントへのアクセスをブロックしたり、手動プローブのアクセスをブロックしたりする場合。

セカンドソーシングには、しばらく生産される大量生産製品のRMA作業に関しても大きな意味があります。

このような考慮事項は、当然ながら、DFMと機能および物理的な製品設計全体によって課される制約にやや劣りますが、潜在的な大衆市場製品についてはまだ考慮すべきです。