מעגלים מודפסים בהתאמה אישית: מה לבדוק מראש

מעגלים מודפסים בהתאמה אישית נכנסים לייצור בלי תקלות כשחמישה דברים ברורים עוד לפני ההזמנה: חבילת קבצים מלאה, תכנון שעבר בדיקת התאמה לייצור, רשימת רכיבים זמינה, מודל עבודה מוגדר מול הספק, ותקני איכות ובדיקות שנקבעו מראש.
פער בכל אחד מהם מתגלה בדרך כלל באמצע הייצור, כשהתיקון כבר עולה זמן וכסף.

המדריך עובר על הבדיקות לפי הסדר שבו כדאי לבצע אותן.
הוא לא חוזר על הרקע שכבר מופיע במאמר "מעגלים מודפסים: מה חשוב בתכנון ובייצור?" ובמאמר "מעגלים מודפסים – סוגים ושיטות ייצור עיקריות", ומתמקד בשלב שבו חברה כבר מחזיקה תכנון ורוצה להזמין.

ק.א.א הוקמה ב-1989 על ידי אמיל קמיע, מעסיקה כ-25 עובדים ומספקת פתרונות Full Turnkey לתעשיות ביטחוניות, רפואיות ואזרחיות. הרכבת מעגלים מודפסים, הלחמות אלקטרוניקה ובניית אב טיפוס הן חלק מהעבודה היומיומית שלה.
אם הפרויקט שלכם בשלב ההכנה, אפשר לפנות אלינו עם החבילה ולבדוק יחד מה נדרש לפני ההזמנה.

אילו קבצים צריך להכין לפני הזמנת מעגלים מודפסים?

הזמנה מלאה מורכבת משני סטים של קבצים: אחד לייצור הלוח החשוף ואחד להרכבת הרכיבים עליו.
ספק שמקבל רק את הראשון יצטרך לנחש את השני, וניחוש בייצור הוא מקור קבוע לטעויות.

לייצור הלוח החשוף נדרשים קבצי "Gerber" (פורמט סטנדרטי שמתאר כל שכבה בלוח: נחושת, מסכת הלחמה, הדפסת משי), או חלופה כמו ODB++.
לצדם קובץ קידוחים ותיאור של מבנה השכבות.
בהגדרות הלוח יש לציין חומר בסיס (בדרך כלל FR-4), עובי כולל, עובי נחושת וגימור פני השטח, למשל HASL או ENIG.
אם יש דרישת עכבה מבוקרת, היא צריכה להופיע במפורש.

להרכבה נדרשים לפחות הפריטים הבאים:

• רשימת רכיבים "BOM" (Bill of Materials), עם מספר קטלוגי של היצרן, מיקום על הלוח וכמות לכל שורה.
• קובץ "Pick and Place", שמגדיר את הקואורדינטות והכיוון של כל רכיב עבור מכונת ההרכבה.
• שרטוט הרכבה עם הוראות מיוחדות, כמו ציפוי מגן, הדבקה של רכיבים כבדים או דרישות מומנט הידוק.
• רכיבים חלופיים מאושרים, כדי שחוסר באספקה לא יעצור את הפרויקט.

לדברי מהנדס ייצור ותיק בתעשיית האלקטרוניקה, רוב העיכובים בהזמנה ראשונה לא נובעים מהלוח עצמו אלא מ-BOM שחסר בו מספר קטלוגי מדויק, או שהוא מצביע על רכיב שאין לו תחליף בשוק.

שני פרטים נוספים שכדאי לקבוע בכתב: מספר גרסת התכנון, כדי שלא ייוצר לוח לפי גרסה ישנה, והגדרה אם נדרשת הלחמה בבדיל ללא עופרת.
ביישומים ביטחוניים ורפואיים נהוגות לעיתים דרישות שונות בנושא, ולכן עדיף לא להשאיר אותו להנחה של הספק.

איך בודקים שהלוח באמת מוכן לייצור?

לוח שנראה תקין בתוכנת התכנון עלול להיות בעייתי על קו הייצור.
את הפער הזה סוגרת בדיקת "DFM" (Design for Manufacturing, תכנון להתאמה לייצור), שבה מהנדס ייצור עובר על הקבצים מול היכולות של הקו בפועל.

הבדיקה כוללת בדרך כלל:

• רוחב מסלולי נחושת ומרווחים ביניהם, מול היכולת של יצרן הלוחות.
• קוטר קידוחים וטבעות נחושת סביבם.
• התאמת טביעת הרגל (footprint) של כל רכיב לגיליון הנתונים של היצרן. טעות כאן היא מהנפוצות ביותר.
• סימוני הדפסה שנופלים על פדים ומפריעים להלחמה.
• סימני יישור (fiducials) ומרווח בקצה הלוח למסילות של מכונת ההרכבה.
• "פאנליזציה", כלומר חיבור כמה לוחות לפאנל אחד שמקל על ההרכבה והבדיקה, והפרדה נקייה ביניהם בסוף התהליך.
• נקודות בדיקה נגישות, שיאפשרו אחר כך בדיקה חשמלית.

הדרך הבטוחה לוודא את כל זה בפועל היא סדרת אב טיפוס קטנה לפני הסדרה. בניית אב טיפוס חושפת גם את מה שהתוכנה לא רואה: התאמה מכנית למארז, התחממות רכיבים, וקושי בגישה לרכיב בזמן בדיקה.
ככל שהממצאים האלה מתקבלים מוקדם יותר, תיקון התכנון זול יותר.

ק.א.א מבצעת ייצור אב טיפוס במסגרת השירותים שלה, וכך אפשר לבדוק את התכנון על קו ייצור אמיתי ולא רק על המסך, לפני התחייבות לכמות גדולה.

איך בוחרים מודל עבודה מול ספק ההרכבה?

מעבר לשאלה מי מרכיב, צריך להחליט מי אחראי על הרכיבים עצמם.
ההחלטה משפיעה על זמני האספקה, על העלות ועל מי נושא באחריות כשחסר רכיב אחד ועוצר הכול.

במודל של אספקה עצמית יש פרט שנשכח לעיתים קרובות: רכיבים קטנים הולכים לאיבוד בקו ההרכבה, ולכן מקובל להוסיף כמות עודפת מעבר למספר הדרוש.
מה שלא נשלח מראש, יעכב את ההרכבה.

כדאי גם לשאול איך הלוחות מגיעים אליכם אחרי הייצור.
ק.א.א משמשת כספק STS (Ship To Stock), כלומר אספקה ישירות למלאי או לקו ההרכבה של הלקוח, מה שמקצר את הדרך מהייצור לשימוש.

במוצרים רבים הלוח הוא רק חלק מהמכלול.
אם הוא מחובר לכבלים, מחברים ומארז, יש יתרון בספק אחד שמבצע גם חיווט והרכבות אלקטרו-מכניות.
פחות נקודות מסירה בין ספקים אומרות פחות מקומות שבהם משהו נופל בין הכיסאות.

אילו תקני איכות ובדיקות כדאי לדרוש מהספק?

את רמת האיכות צריך להגדיר בהזמנה עצמה, לא להשאיר לשיקול דעת של הספק.
נקודת המוצא היא התקן IPC-A-610, שמגדיר מה נחשב הרכבה אלקטרונית קבילה.
הוא מחלק את המוצרים לשלוש רמות: רמה 1 למוצרים כלליים, רמה 2 לציוד ייעודי, ורמה 3 למוצרים עם דרישת אמינות גבוהה, כמו מערכות תעופתיות ורפואיות.
רמה גבוהה יותר מחמירה את הקריטריונים לקבלה ומשפיעה על העלות, ולכן כדאי לבחור אותה בכוונה ולא כברירת מחדל.

לצד הקבילות, מקובל להתייחס לתקן J-STD-001 (דרישות להלחמה) ולתקן IPC-6012 (דרישות ואישור לוחות קשיחים).
בתחום הרפואי עולה גם תקן ISO 13485 לניהול איכות במכשור רפואי.

מעבר לתקנים, שאלו אילו בדיקות מבוצעות בפועל:

• "AOI" (Automated Optical Inspection), בדיקה אופטית אוטומטית שתופסת רכיבים חסרים, מוטים או בכיוון הפוך.
• בדיקת צילום רנטגן לחיבורי הלחמה נסתרים, למשל מתחת לרכיבי BGA.
• בדיקה חשמלית על הלוח (ICT או בדיקה בגששים נעים) ובדיקה פונקציונלית שמדמה את תנאי העבודה האמיתיים.
• עקיבות: רישום של סדרות ייצור וקודי תאריך של הרכיבים, כך שאפשר לאתר מקור של בעיה גם שנים אחרי האספקה.

אם הבדיקה הפונקציונלית דורשת מתקן ייעודי, אפשר להזמין ציוד בדיקה מותאם יחד עם ההרכבה.
ק.א.א מייצרת גם ציוד בדיקה, וכך הוא מפותח מול המוצר עצמו.

כדי להעריך את איכות ההלחמה עצמה, כדאי לשאול על בקרת התהליך: פרופיל החום בתנור ה-reflow, ההתאמה בין סוג הבדיל לרכיבים הרגישים, והשימוש בהלחמות עדינות או בהלחמה ידנית כשצריך.
לבסוף, בקשו לראות את ההסמכות של הספק ובדקו שהן רלוונטיות לתחום שלכם.
ק.א.א בעלת הסמכות ותקנים בינלאומיים לניהול ובקרת איכות, ואפשר לבקש פירוט מתאים לפרויקט הספציפי.

שאלות נפוצות לפני הזמנה

כמה שאלות שחוזרות אצל חברות שמזמינות לוחות והרכבה בפעם הראשונה:

מה עושים כשרכיב יוצא משימוש באמצע פרויקט?

רכיב שהיצרן הפסיק לייצר מכונה EOL (End of Life).
אם יש בידיכם רכיב חלופי מאושר ב-BOM, ההחלפה פשוטה.
אם אין, צריך לבדוק התאמה מבחינת טביעת רגל ותפקוד ולעדכן את התכנון.
לכן כדאי לתעד חלופות כבר בשלב ההזמנה הראשונה.

האם אפשר להזמין כמות קטנה של לוחות לבדיקה?

כן, הזמנות קטנות הן חלק רגיל משלב הפיתוח.
כמות מינימום תלויה בספק ובסוג הלוח, ולכן יש לבקש אותה בהצעת המחיר, כולל עלות ההקמה של הקו, שמתחלקת על מספר קטן של יחידות.

איך שומרים על סודיות התכנון כשמעבירים קבצים לייצור?

מקובל לחתום על הסכם סודיות (NDA) לפני שליחת הקבצים, לשלוח רק את מה שנדרש לייצור, ולהגדיר מי אצל הספק מורשה לגשת אליהם.
כשמדובר בפרויקט ביטחוני או רפואי, כדאי לבדוק גם דרישות סודיות ספציפיות של הלקוח הסופי.

כמה זמן לוקח מהעברת הקבצים ועד האספקה?

אין מספר אחד, כי המשתנה הגדול הוא זמינות הרכיבים ולא ההרכבה עצמה.
בקשו מהספק לפרק את לוח הזמנים לשלבים: ייצור לוח, אספקת רכיבים, הרכבה ובדיקה.
אז אפשר לראות איפה נמצא הסיכון.

מעגלים מודפסים בהתאמה אישית עם ק.א.א: איך ממשיכים מכאן

הזמנה מוצלחת נבנית בשלבים.
קודם חבילת קבצים מלאה וגרסה מסומנת, אחר כך בדיקת DFM ואב טיפוס, אחר כך בחירת מודל רכש, ולבסוף הגדרת תקן הקבלה והבדיקות.
מי שמגדיר את כל אלה מראש מקבל הצעת מחיר שאפשר להשוות, ולוח זמנים שאפשר לעמוד בו.

ק.א.א פועלת מאז 1989 ומספקת פתרונות Full Turnkey, אספקת STS והרכבה לתעשיות ביטחוניות, רפואיות ואזרחיות, כולל הלחמות אלקטרוניקה, חיווט והרכבות אלקטרו-מכניות באותו מקום.
אם אתם מתכננים הזמנה של מעגלים מודפסים, שלחו לנו את הקבצים ואת הדרישות, ונבדוק יחד מה חסר ומה הדרך הנכונה להתקדם.
אפשר ליצור קשר דרך אתר החברה.