Come rendere il DFM più smart, più rapido e più snello

Gli odierni PCB sono estremamente complessi, e ciò perché i consumatori richiedono prodotti elettronici in grado di fare sempre più cose, con fattori di forma più piccoli, ma conservando costi accessibili. Questi elementi progettuali inducono ad utilizzare le applicazioni produttive più varie, spesso addirittura creative. Una soluzione di DFM (Design For Manufacturing) ideale deve perciò essere applicabile a qualsiasi tipo di prodotto, indipendentemente dalla sua complessità. Come è possibile migliorare il DFM per i PCB? Come si può rendere il DFM accessibile ad una più ampia platea di utenti? Come è possibile rendere il processo di DFM più fluido, in modo da garantire il rilascio di progetti ottimizzati per la produzione, fino dalle fasi iniziali del processo di progettazione?

Due step fondamentali

Per ottenere tali risultati è necessario applicare i due step seguenti:

1. Semplificare sia il setup che la manutenzione delle regole di DFM. Semplificando il setup delle regole, se ne rende più semplice anche la successiva manutenzione, resa inevitabile sia dall’evoluzione della tecnologia dei PCB in genere che dalla crescita delle specifiche capacità di processo dei diversi fornitori. Procedendo in tal modo, sarà possibile far sì che i risultati delle analisi di DFM evidenzino solo le problematiche di DFM reali e meritevoli di attenzione, escludendo invece tutta una serie di falsi allarmi, la cui revisione impegna significative quantità del prezioso tempo dei progettisti.

Il setup delle regole di DFM deve risultare intuitivo per chiunque abbia familiarità con i PCB. L’interfaccia grafica dello strumento deve agevolare un setup semplice di tutti i fattori, delle classificazioni e dei vincoli richiesti. Un sistema di DFM intelligente deve essere inoltre capace di riconoscere la relazione gerarchica esistente tra le differenti categorie del DFM richiedendo sforzi di setup minimali, in modo da massimizzare i benefici operativi per l’utente. (ved. figura in apertura)

2. Spostare il più possibile la logica del processo di DFM all’interno del software, trasformandolo in un vero e proprio sistema esperto. L’applicazione software per l’analisi DFM deve essere in grado di estrarre il contenuto informativo presente nei dati del progetto del PCB, per determinarne in modo automatico la classificazione e, di conseguenza, quali siano le regole di DFM da applicare. Il numero dei layer, lo spessore della scheda, le dimensioni dei fori di via e la metodologia produttiva sono infatti tutte proprietà già presenti all’interno dei dati CAD.

La scelta delle regole di DFM da utilizzare è influenzata da molteplici fattori. Ad esempio, per quanto riguarda l’incisione, si consideri che i produttori di PCB aggiungono di norma per ogni layer un margine di compensazione, il cui valore dipende dallo spessore del rame sul layer, diverso dunque a seconda che si tratti di rame da 0.5, da 1, oppure da 2 oz. Di conseguenza, nelle analisi di DFM per l’incisione, verranno utilizzati dei diversi valori per la spaziatura e per la larghezza delle piste, in funzione dello spessore del rame di quello specifico layer.

Un altro esempio è rappresentato dalla tecnologia costruttiva del PCB. Se esso è realizzato mediante la laminazione convenzionale in singolo step, le tolleranze del processo produttivo saranno differenti da quelle dei PCB realizzati mediante laminazione sequenziale oppure tecnologie di buildup additivo. Le regole di DFM variano dunque in funzione della modalità costruttiva.

Inoltre, anche la aspect ratio del PCB influisce sulle tolleranze del processo produttivo. Spesso infatti i produttori di PCB, per ridurre i costi, perforano contemporaneamente più pannelli impilati, con un’unica operazione. Tuttavia, se il valore dell’aspect ratio dei PCB è troppo elevato, sarà necessario perforare i pannelli separatamente, il che fa aumentare il costo della scheda. I progettisti devono quindi sapere quali sono i valori massimi di aspect ratio che i produttori di riferimento sono in grado di gestire senza problemi. (Fig. 1)

Un sistema intelligente incorpora all’interno del software applicativo una conoscenza equivalente a quella posseduta da un esperto della materia trattata. Nel settore dell’elettronica converrebbe impiegare sistemi esperti ovunque possibile. Il DFM per i PCB trarrebbe enormi benefici da un approccio basato sui sistemi esperti, che consentirebbe ad ogni azienda, indipendentemente dalle proprie dimensioni, di diventare più efficiente e di ottimizzare i propri costi.