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Pourquoi le DFM peut augmenter votre chiffre d’affaires en électronique

DFM est un acronyme signifiant "Design For Manufacturing". Il s'agit d'une discipline de plus en plus importante dans l'industrie électronique, car elle joue un rôle crucial dans l'introduction de nouveaux produits, en réduisant les coûts, en augmentant la qualité et en évitant les surprises au cours de la production. Dans cet article, nous verrons ce qu'est exactement le DFM et comment un outil comme Valor NPI peut aider les concepteurs et les fabricants dans un processus d'introduction de nouveaux produits basé sur le DFM.

Qu'est-ce que le DFM, exactement ?

D'une manière générale, le DFM peut être défini comme la pratique consistant à concevoir des produits de manière à ce qu'ils soient faciles et rentables à fabriquer. Pourquoi est-ce si important ? L'importance du Design For Manufacturing est soulignée par le fait que :

  • Environ 70% des coûts de fabrication d'un produit (coût des matériaux, de la transformation et de l'assemblage) sont déterminés par les décisions de conception ;
  • Seuls 20 % de ces coûts peuvent être attribués à des décisions de production (telles que la planification du processus ou le choix des machines-outils).

Par conséquent, si vous souhaitez maîtriser le time-to-market, les coûts de production et la qualité de votre produit, les décisions prises lors de la phase de conception sont les plus importantes. C'est le champ d'application du DFM.

Sur le marché de l'électronique, le Design for Manufacturing s'applique à la carte de circuit imprimé. Sa production est composée de deux étapes disctinctes :

  • La fabrication, qui consiste en la réalisation de la carte "nue" où sont placés les composants ;
  • L'assemblage, qui consiste à placer tous les composants sur la carte.

Techniquement parlant, une distinction est faite entre le "Design for Fabrication" (DFT) et le "Design for Assembly" (DFA), car les problèmes que vous pouvez rencontrer (et prévenir) sont différents dans les deux cas.

DFM and the NPI business process
Le DFM et le processus commercial de NPI

White Paper

Ce document présente les huit étapes à suivre pour assurer le succès de l'assemblage de circuits imprimés et de votre entreprise, ainsi que la manière dont l'outils Valor NPI de Siemens peut vous aider à atteindre ce succès.

DFM et NPI

Le DFT et le DFA visent tous deux à réussir l'introduction de nouveaux produits (NPI), c'est-à-dire le processus d'introduction d'un nouveau produit dans le processus de fabrication et finalement sur le marché. Dans le scénario de NPI idéal, il n'est pas nécessaire de revoir la conception en y apportant des corrections, ni de mettre en place des mesures préventives pour résoudre des problèmes en production.

Les décisions prises durant la phase de PCB layout influent directement sur le succès du processus de NPI. Tout problème de fabricabilité trouvé dans une conception entraînera au minimum un retard, voire la nécessité d'une itération.

Le mot itération ("re-spin") est typique de ce processus. Il est utile de souligner son sens. Ce terme fait entièrement partie de l'argot de l'industrie. Cela signifie essentiellement refaire, réessayer, faire une autre révision, « retour à la planche à dessin », pour utiliser une expression populaire parmi les designers. Si vous devez revenir aux premières étapes du processus de conception, vous devez à nouveau passer par toutes les étapes, y compris les tests et la vérification. Chaque itération supplémentaire entraîne des coûts plus élevés et des temps plus longs.

L'évolution du DFM

Une sorte de DFM a toujours été adoptée depuis le début de la fabrication des cartes de circuits imprimés dans les années 1950. Au cours des décennies, le DFM a évolué de façon spectaculaire, au point de faire partie intégrante du processus de lancements de nouveaux produits (NPI). Aujourd'hui, le logiciel NPI couvre la conception et la fabrication pour optimiser la fabrication d'une carte de circuit imprimé. Il utilise les données et les connaissances directement depuis la fabrication, qui peuvent être utilisés tout au long de la conception, la fabrication, l'assemblage et les tests.

Les concepteurs expérimentés trouvent que le logiciel de NPI leur permet d'identifier plusieurs façons d'optimiser leurs produits pendant le processus de lancement initial, avec une connaissance intégrée des capacités des fabricants et des fournisseurs d'assemblage.

Cette approche consistant à prendre en compte les besoins de tous ceux qui participent à l'ensemble du processus est appelée « DFM intelligent ». Il est intelligent car tout le monde peut en bénéficier : concepteurs de PCB, ingénieurs de fabrication et entreprises de services de fabrication d'électronique (EMS) ou fabricants contractuels.

Un DFM Intelligent

L'approche « intelligente » inclut également l'utilisation d'une logique système experte pour automatiser l'analyse DFM. C'est ce que fait le logiciel Valor NPI de Siemens. Une analyse DFM automatisée de haute qualité se base sur une combinaison de technologies PCB et de contraintes de fabrication. La technologie PCB peut être déterminée automatiquement avec des données de conception intelligentes. Par exemple, le poids de cuivre de chaque couche est critique dans l'analyse DFM. Ceci est dû à la compensation de gravure appliquée et, par conséquent, le retour de gravure résultant va varier en fonction du poids de cuivre utilisé.

Dans ce cas, le poids du cuivre va varier entre les couches intérieure et extérieure. Un espacement de 3 mils sur une couche interne de 0,5 oz de cuivre pourrait être acceptable. Mais plus d'espacement est nécessaire sur les couches extérieures - jusqu'à 4 mil d'espacement basé sur l'utilisation de 1 oz de cuivre . De plus, les trous d'interconnexion empilés stratifiés en séquence nécessitent un ensemble de règles DFM différent de celui d'une carte à circuit imprimé monocouche classique.

Laisser le logiciel DFM agir sur chacune de ces contraintes réduit automatiquement l'effort d'ingénierie et fournit les résultats souhaités de manière cohérente pour chaque utilisateur, quelle que soit son expertise de fabrication. De plus, Valor NPI peut effectuer une analyse complète de la soudure, comme le montre l'image ci-dessous, pour localiser les problèmes potentiels de soudabilité.

DFM checking
Valor NPI peut effectuer des analyses de validation des soudures dans le cadre de la vérification DFM.

Optimisation du panneau

Du fait que le DFM évolue continuellement, le logiciel Valor NPI est désormais également utilisé pour concevoir et optimiser les panneaux PCB. De nombreuses entreprises sont inefficaces dans leur processus de conception de panneaux, même pour les panneaux ou les tableaux d'assemblage. Généralement, les concepteurs utiliseront un outil de CAO mécanique 2D pour créer un dessin de ce à quoi les panneaux d'assemblage devraient ressembler lorsqu'ils arrivent du fabricant de panneaux nus. Plusieurs heures sont nécessaires pour créer le dessin et ajouter des notes et des dimensions, puis ils l'envoient à leur fabricant comme un fichier de dessin muet. « Muet » signifie que le fichier de dessin ne contient aucune information dont le fabricant peut se débarrasser dans le processus d'outillage. Au lieu de cela, le fabricant doit recréer le panneau avec son logiciel CAM et renvoyer un rendu au concepteur pour approbation. Grâce à la technologie disponible aujourd'hui, ces processus manuels redondants sont inutiles.

Au contraire, avec Valor NPI, l'équipe de conception peut créer plus facilement des panneaux d'assemblage et inclure tous les éléments nécessaires : rails, trous d'outillage, repères et caractéristiques de routage ou de v-score. Valor NPI peut automatiquement optimiser les cartes dans le panneau d'assemblage pour minimiser les coûts de matériaux de fabrication.

panel optimization n DFM
Valor NPI peut optimiser les panneaux de fabrication et d'assemblage. Ici, l'assemblage des PCB selon un modèle plus efficace de panneaux d'assemblage produit 20 panneaux d'assemblage au lieu des 12 panneaux de la conception originale.

Digitilisation des données

Enfin, l'introduction de nouveaux produits implique la création, la validation et la livraison de l'ensemble de données de conception aux usines de fabrication et de montage. Historiquement, il est livré sous forme de paquet composé d'une combinaison des éléments suivants :

  • Fichiers Gerber
  • Fichiers de forage
  • Fichiers de Netlist
  • Fichiers de test
  • Nomenclature de fabrication
  • Dessins de forage
  • Dessins du panneau de montage
  • Dessins de stackup
  • Dessin d'empilement
  • Notes de dessin

Pour une industrie guidant la digitalisation du monde, la production de PCB dépend fortement des processus manuels avec des instructions communiquées via des dessins et des documents 2D non relationnels. Y a-t-il quelque chose dans la documentation qui ne peut pas être représentée sous la forme d’un champ de données ? Des nets qui sont intentionnellement raccourcis ? Un champ de données peut être associé aux nets appropriés. La couleur du masque de soudure ?

Avec Valor NPI, les données peuvent être transférées de la conception à la fabrication de manière entièrement digitalisée. C'est le principe essentiel pour la transformation numérique de l'industrie électronique et pour le déploiement de la fabrication intelligente, ou Smart Manufacturing.

La valeur ajoutée du NPI

The examples above made it clear what an intelligent DFM is and what is its role in the NPI process. But in the case of Valor NPI, the tool itself is able to give you an added value for at least three additional reasons:

Les exemples ci-dessus montrent clairement ce qu'est un DFM intelligent et quel est son rôle dans le processus de NPI. Mais dans le cas de Valor NPI, l'outil lui-même est en mesure de vous apporter une valeur ajoutée pour au moins trois raisons supplémentaires :

  • Il est simple d'utilisation, avec une courbe d'apprentissage rapide et des résultats tangibles dès les premières utilisations ;
  • Il est livré avec les règles IPC intégrées dans le logiciel ;
  • La vérification du joint de soudure DFA est incluse.

Le processus commercial avec Valor NPI

En conclusion, on peut dire que le DFM est le véritable élément de continuité entre la conception et la vabrication. Il appartient au domaine d'activité de la conception, mais il a le plus grand impact sur la fabrication. Comme nous pouvons le voir dans le graphique ci-dessous, dans un processus NPI fluide - représenté par la ligne verte - moins d'itérations et une meilleure qualité signifient que la phase de lancement du produit arrive plus rapidement. En conséquence, le chiffre d'affaires augmente. C'est ce que nous voulions démontrer avec cet article.

Valor NPI Business Process in DFM
Le processus commercial de Valor NPI

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Ce document présente les huit étapes à suivre pour assurer le succès de l'assemblage de circuits imprimés et de votre entreprise, ainsi que la manière dont l'outils Valor NPI de Siemens peut vous aider à atteindre ce succès.

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