Optymalizacja kosztów produkcji PCB.¶
Projekt elektroniki musi spełniać podstawowe założenia urządzenia. Jednak dochodzi do tego jeszcze spełnienie norm emisji zakłóceń (EMC) oraz odporności na zewnętrzne zakłócenia (EMI). Do tych podstawowych warunków, które musi spełniać każde produkowane urządzenie dochodzi jeszcze optymalizacja kosztów produkcji. Gdy roobimy pojedyncze urządzenie możemy nie zwracać na to zbytniej uwagi. Jednak gdy mamy wykonać wiele urządzeń i liczymy je w setkach czy tysiącach jest to bardzo ważny etap. Aby go spełnić musimy w trakcie uwzględnić następujące czynniki wpływające na koszt produkcji:
Technologia wykonania płytki PCB.¶
Cena wykonania pcb jest wprost proporcjonalna do liczby warstw. jeśli w danym momencie przyjmiemy, iż cena płytki jednowarstwowej wynosi cena=x, to płytka dwuwarstwowa cena=2*x a czterowarstwowa cena=4*x. należy wtedy rozważyć:
czy płytkę da się wykonać na mniejszej liczbie warstw z zastosowaniem ewentualnych dodatkowych mostków?
czy da się płytkę rozbić na część możliwą do wykonania na niewielkim module 2..n warstwowym nalutowywanym na płytkę jednowarstwową;
Osobiście wykonywałem projekty zgodne z EMC/EMI zgodne z tymi zasadami. Okazuje się, że montaż przewlekany nie odszedł wcale do lamusa. Od strony optymalizacji kosztów szczególnie przy sterowaniu większymi mocami często okazuje się, iż korzystniejszy jest montaż płytki bazowej w postaci przewlekanej z równoczesnym montażem SMD. Ta metoda nie zawsze się niestety sprawdza. Szczególnie, gdy stosujemy mikrokontrolery z dużą liczbą wyprowadzeń lub w obudowach BGA. W takiej sytuacji często kończy się na dodatkowym module „nalutowywanym” lub wpinanym na jakimś złączu najczęściej standadru goldpin 2,54mm lub 2,00mm. Pozwala to wynieść „gęstą” sieć połączeniową poza płytę bazową. Aby obniżyć cenę jako mostki stosuje się rezystory 0ohm w obudowach SMD.
Dobór elementów.¶
Podstawowy sposób optymalizacji to dobór elementów. Okazuje się, iż jest to dość problematyczna i trudna część projektu. w przypadku wyboru podstawowego elementu jakim jest układ scalony, musimy uwzględnić jeszcze:
koszt elementów współpracujących,
koszt montażu elementów - ustawienie elementów kosztuje i jest również zależne od liczby wyprowadzeń,
koszt powierzchni płytki zajmowanej przez cały blok funkcjonalny.
Element główny może wymagać dość nietypowych elementów, których koszt może czasem być wyższy niż układ podstawowy. Czasem zdarza się, iż układ podstawowy jest tani ale nie ma możliwości zastosowania go na płytce 1 czy 2 warstwowej. Mimo, iż wybieramy tani układ to okazuje się, iż podnosi to koszt PCB.
Powierzchnia płytki i dodatkowe operacje.¶
Cena płytki jest wprost proporcjonalna do jej powierzchni więc korzystnie jest nie zwiększać niepotrzebnie jej powierzchni. Tym nie mniej na koszt również wpływa:
nierówność linii brzegowej lub cięć w wewnętrznej powierzchni płytki powodującej dodatkowe operacje płatne za każdy dodatkowy centymetr.
liczba otworów. Należy je ograniczać do niezbędnego minimum. tym nie mniej zdawanie się czasem na autorouter może doprowadzić do katastrofy. Autorouter bezkrytycznie szafuje przelotkami.
Optymalizacja asortymentu elementów.¶
Maszyna ustawiająca elementy ma ograniczoną liczbę podajników. Przed zleceniem montażu należy dostosować asortyment do tych maszyn aby płytka mogła przejść jak najmniejszą liczbę razy przez maszynę. Doprowadzamy do tego próbująć zamienić elementy na inne o mniej lub bardziej zbliżonych parametrach, które są „wymuszone” układem i sam układ (obliczenia) nie pozwala na ich podmianę na inne. W efekcie takiej operacji możemy również zakupić mniejszą liczbę taśm z elementami.
Cena podzespołów a jakość.¶
Najczęstsze przekonanie powiązania ceny z jakością nie zawsze obowiązuje w przypodku podzespołów elektronicznych. Wynika to często ze „skali produkcji” danego podzespołu. Przykładem niech będzie moja propozycja podmiany diod shotky-ego w przetwornicy napięcia pewnego poważnego urządzenia. Urządzenie się przegrzewało i zaliczało „zwisy”. Po podmianie na tańsze diody dalej było gorące ale już nie „zawieszało się”. Zaproponoweanie przeze mnie diody miały niższy spadek napięcia o około 0,2V w kierunku przewodzenia w stosunku do zastosowanych pierwotnie przez projektanta co przy prądzie w impulsie rzędu 15A i trzech przetwornicach dawało zmniejszenie mocy strat o około 5W.