Incorporando DFM para Panelización en tu Electrónica

Lots of PCBs

A menudo, en un entorno de producción más amplio, las compañías buscan algunos consejos y trucos a lo largo del proceso de fabricación con la esperanza de lograr un ahorro significativo de costes. Como una opción más factible de ahorro de costes, la fabricación es (o al menos debería ser) un tema muy discutido al principio de la fase de diseño. Tener en cuenta los principios y especificaciones de fabricación en la etapa de diseño es lo que se conoce como diseño para la fabricación (DFM).

Hay muchísimas prácticas de DFM que pueden conducir a grandes ahorros a largo plazo. Mi práctica favorita de DFM es simplemente garantizar una coordinación temprana con los fabricantes seleccionados para comprender realmente sus capacidades, desafíos e incluso la forma en que realizan sus negocios. A partir de ahí, puedes comenzar a detectar qué aspectos de tus diseños serán fáciles (es decir, más baratos), desafiantes (es decir, más caros), etc.

Por ejemplo, cuando yo estaba diseñando un circuito amplificador para un proyecto propio de altavoces, estaba configurado en un factor de forma de PCB circular simple (o eso pensaba) que se vería genial montado directamente detrás del controlador de los altavoces. Al involucrar al fabricante desde el principio y abrir discusiones, rápidamente me di cuenta de que algo tan "simple" como una PCB de forma circular incurriría en un coste suficiente para que la viabilidad del diseño (desde el punto de vista de las ganancias) cayera significativamente.

Al final, opté por una forma rectangular más estándar que redujo significativamente los costes de fabricación. Finalmente, pude hacer ajustes oportunos para mejorar la rentabilidad y quedé satisfecho con el diseño final y el coste.

¿Qué es la Panelización?

Un truco de DFM que la gente tiende a usar en estos días es un método conocido como panelización. La panelización es simplemente cuando los fabricantes usan un solo sustrato más grande para fabricar y ensamblar múltiples placas a la vez. Esta es una técnica efectiva debido al ahorro de tiempo asociado con la creación de muchas placas a la vez.

Una vez que cada colección de placas se monta en el sustrato grande y único, luego se despanelizan en placas individuales. Luego te quedan una gran cantidad de placas completamente ensambladas y (con suerte) listas para ser instaladas y vendidas al mundo. Suena bastante fácil, ¿verdad? Bueno, no te emociones. Los procesos de panelización se emplean para maximizar el ahorro de costes en una gran escala de producción, pero hay algunos matices importantes involucrados en este proceso.

 

V-groove panelization

Ejemplo de un corte de panel con ranura en v

 Varios Métodos de Panelización

Como con la gran mayoría de las cosas en el universo de PCB, hay una gran cantidad de formas de lograr un objetivo. Los fabricantes tienen sus propios métodos y procesos que dictarán tu diseño o te enviarán a buscar otro fabricante.

Panelización Ranura en V: Este proceso implica una "ranura en v" en ángulo que se tomará de ⅓ de la parte superior de la placa. El corte lo realiza una máquina que funciona mejor en líneas rectas. Este método es el más adecuado para PCB sin componentes sobresalientes, espacio libre de bordes decentes y sin bordes redondeados.

Panelización de Ruta de Tabulación: Como su nombre lo indica, las formas de PCB se enrutan con un puñado de pestañas restantes para mantener la placa segura durante el montaje/fabricación. Este proceso no es ideal para componentes más pesados, como transformadores grandes, ya que pueden dificultar mucho más la despanelización. Sin embargo, este método reduce el estrés en la placa y reduce las posibilidades de astillarse.

Panelización de Ruta Perforada: Este proceso es similar al enrutamiento de pestañas; sin embargo, en esta técnica, se perforan pequeños agujeros en las pestañas, lo que hace que la despanelización sea mucho más fácil y más intencional, ya que puedes dirigir la ubicación exacta de la ruptura. Como puedes imaginar, este método es aún menos ideal para componentes pesados, ya que incluso pueden romper las pestañas por su propio peso.

Dónde Entran en Juego los costes y los Desafíos

Dejando a un lado las descripciones cualitativas de cómo se realiza cada técnica, los costes adicionales y los desafíos detrás de cada una son lo que la mayoría de la gente buscará. Ten en cuenta que cuanto más desafiante sea el diseño, más probable es que el coste general aumente.

Despanelización: Al separar las placas ensambladas con un enrutador, inevitablemente quedarán partículas por todas partes, lo que requerirá manos y tiempo adicionales (es decir, coste) para eliminarlas adecuadamente. Si tu herramienta seleccionada para la despanelización es una sierra, ten en cuenta que estarás limitado a las líneas rectas, que pueden afectar las decisiones relacionadas con la forma. Un láser, por otro lado, es una excelente pieza de tecnología, pero requerirá que el grosor de tu placa sea de alrededor de 1 mm o menos. Esto puede limitar de nuevo las placas multi capa que estás autorizado a usar.

Agujeros de Separación: Durante la mayoría de las situaciones de despanelización, es probable que te quedes con un puñado de bordes ásperos (dependiendo de tu método), especialmente si estás usando panelización de pestañas perforadas. Inevitablemente, esto requerirá tiempo y esfuerzo para pulir y eliminar, suponiendo que tu PCB no esté diseñada para causar algún daño durante el manejo.

 

PCB manufacturing machine

Las capacidades de fabricación a menudo determinarán tu método de diseño para un método específico de panelización.

Sobresaliente: Como se mencionó anteriormente, puedes estar limitado en técnicas de panelización dependiendo de tu elección con respecto a tener sobresalientes. Además, estos componentes sobresalientes pueden inducir dolores de cabeza durante la despanelización, ya que incluso una máquina de enrutamiento podría golpearlos, causando daños irreparables a la matriz de PCB. Esto incurriría en un enorme coste de remanufactura, sin mencionar el tiempo perdido durante la producción.

Cómo Anticipar y Mitigar Posibles Problemas

Existen algunas técnicas comúnmente practicadas en la industria del diseño de PCB que trabajan activamente para atenuar cualquier problema potencial mucho antes de que se conviertan en problemas reales.

Como se mencionó anteriormente, seguir DFM es la forma más efectiva de facilitar tu diseño a una solución rentable para fabricación o panelización. La inclusión del fabricante adecuado al principio de tu etapa de diseño garantizará que cumplas con todas sus capacidades o diseñes en torno a sus desafíos.

Además, el uso de un excelente software de diseño aliviará muchos problemas de fabricación automatizada. Hablando en términos de diseño de panelización; Altium Designer® ofrece un fuerte soporte para la panelización de PCB a través de su función de matriz de placa integrada. Esta característica facilita la definición de un panel del mismo o diferente diseño de placa. Y debido a que las placas de origen en el panel están vinculadas en lugar de copiadas en la matriz integrada, los cambios de diseño realizados en una placa de origen se reflejan inmediatamente en el panel.

Si bien hay muchas maneras de ahorrar en tareas de fabricación, la panelización sin duda merece especial atención, ya que hay muchas maneras de encontrar rápidamente presupuestos más altos de lo esperado, o peor aún, una PCB que no se pueda fabricar.

Tener en cuenta algunas pautas generales durante el proceso ayudará a reducir estos costes y posiblemente a ahorrar algo de dinero mientras lo haces. En última instancia, este artículo es uno de los cientos que intentan convencerte de que adoptes una mentalidad orientada a DFM durante el diseño. Si siempre tienes en mente a DFM, ahorrarás un montón de tiempo mientras minimizas costes innecesarios y problemas en el futuro.

Si estás interesado en obtener más información sobre cómo las características de Altium pueden ayudarte en tus desafíos de panelización, habla con un experto en Altium hoy.

Acerca del autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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