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L'editorialista Kelly Dack ha avuto una gamma piuttosto ampia di esperienze. In qualità di progettista di PCB, ha lavorato alla scrivania di un'azienda NPI, di un OEM, di un produttore e ora di un fornitore di EMS. Gli abbiamo chiesto di condividere alcune riflessioni sul processo di selezione dei materiali e su come potrebbe essere migliorato.

Kelly spiega anche come i progettisti di PCB eccessivamente zelanti rendano le cose troppo complicate specificando eccessivamente i loro materiali, il che porta a confusione una volta che la scheda passa alla produzione in serie all'estero. Stai limitando eccessivamente le tue scelte materiali?

Andy Shaughnessy: Kelly, qual è il tuo processo per la selezione dei materiali? Guidaci attraverso di esso.

Kelly Dack: Sicuro. In realtà ho scritto una linea guida per i nostri clienti che spiega il processo di selezione dei materiali. Come accennato, le specifiche eccessive nel campo degli EMS sono dilaganti e problematiche dal punto di vista della scalabilità dei prodotti in termini di volume all’estero. Questa guida contiene una sezione sui materiali laminati che include specifiche del materiale semplici e collaudate. Dice: "Materiali: resina epossidica di vetro laminato tipo serie FR-4 o equivalente secondo IPC-4101 con una Tg maggiore o uguale a xxx." Questo è un numero che possiamo modificare. Diciamo ad esempio 170°C, e una temperatura Td (tempo di delaminazione) maggiore di 3XX°C. Questi sono tutti numeri mobili che i designer possono modificare.

È così che specifichiamo i nostri materiali laminati per i circuiti stampati, a meno che i criteri prestazionali non impongano di andare oltre e diventare più specifici, ad esempio vincoli di integrità del segnale ad alte prestazioni, controllo dell'impedenza o materiali esotici. Per il resto, i laminati FR-4 coprono l'85–95% dei requisiti di progettazione dei nostri clienti.

Shaughnessy: Dove vanno solitamente i designer per trovare queste informazioni? Quali documenti o linee guida dovrebbero utilizzare?

Spesso: Molti designer utilizzano il modello di documentazione della propria azienda oppure si rivolgono ai propri anziani e apprendono attraverso la conoscenza che è stata tramandata. Ho appena esaminato una serie di progetti e disegni di fabbricazione dei nostri clienti e ho trovato numerosi esempi di specifiche dei materiali dei clienti. Molti di essi richiamano uno specifico numero di barra IPC-4101 e di solito è ogni volta lo stesso numero di barra. È 4101/26 o /21.

Shaughnessy: IPC ha affermato che i fogli barrati non sono mai stati pensati per essere utilizzati dai progettisti; sono principalmente un modo per i reparti acquisti e marketing dei fornitori di PCB di comunicare con gli acquirenti.

Spesso: Sono felice di sentire questa conferma perché era anche la mia comprensione. Tutto questo proveniva dalle specifiche MIL-S-13949 ai tempi delle specifiche mil, la maggior parte delle quali è stata sostituita dagli standard IPC. Ma stiamo vedendo alcuni dei progetti dei nostri clienti che specificano i laminati utilizzando numeri obliqui e ho la sensazione che sia solo a causa della conoscenza tribale. Se guardi la maggior parte dei design, sembrano essere semplici e non richiedono realmente un materiale specifico. La scheda funzionerebbe bene con un generico laminato vetro-resina epossidica perché non ha alcun controllo di impedenza o criteri di prestazione. Semplicemente stampiamo e incidiamo del rame su di esso, creiamo un circuito e questo muove gli elettroni.

Di solito è solo quando entriamo nel progetto ad altissima velocità nella gamma dei gigahertz che dobbiamo iniziare a pensare alle tangenti di perdita e alle permettività. Ecco la sfida: quanto vincoli? Se stai costruendo il tuo progetto PCB presso il negozio di prototipi locale, che costruirà una scheda nel modo che preferisci, tutti sembrano grassi e felici. Ma quando vuoi costruire 1 milione di schede, devi introdurre un vincolo di basso costo perché non puoi pagare 1.000 dollari a scheda e realizzare un profitto. Scala in base al volume per ottenere risparmi sui costi. Per ottenere il massimo risparmio sui costi, questo è sempre stato fatto offshore. Ma i progettisti devono rendersi conto che i fornitori offshore non hanno accesso a tutti i materiali e le capacità di cui dispongono le società statunitensi di prototipi. Una specifica eccessiva dei materiali laminati per composizione, caratteristiche prestazionali o fonte con marchio crea una situazione di ordinazione terribile, ma evitabile, con la sospensione dei preventivi ogni singolo giorno. Il semplice fatto è che ciò fa sì che i nostri fornitori offshore di PCB richiedano e ottengano l'approvazione per la sostituzione dei materiali prima di poter procedere.