Введение
Промышленные платы управления редко привлекают к себе много внимания за пределами оборудования, на котором они работают.
Они находятся внутри систем автоматизации, промышленных компьютеров, модулей ввода-вывода, интерфейсов датчиков, шлюзов, блоков управления двигателями, силовых модулей, контроллеров машин и шкафов управления. Когда они работают, о них никто не говорит. В случае их выхода из строя линия может остановиться, шкафу может потребоваться обслуживание или техническому специалисту придется диагностировать проблему на месте.
Это меняет обсуждение сборки печатной платы.
Для OEM-покупателей вопрос не только в том: «Может ли этот поставщик собрать плату?»
Лучше задать вопрос: «Может ли этот партнер EMS помочь нам создать печатную плату промышленного управления, которая будет достаточно надежной для операционной среды, достаточно четко определенной для повторяемости испытаний, достаточно практичной для интеграции и достаточно стабильной для будущих партий?»
Промышленная плата управления PCBA — это не обычная сборка бытовой электроники с более тяжелыми компонентами. Это не просто еще один заказ на PCBA. Применение платы, операционная среда, разъемы, встроенное ПО, метод тестирования и потребности повторного производства – все это определяет объем производства.
Промышленные платы управления — это не просто «более тяжелые потребительские платы»
Промышленные платы управления охватывают множество типов продуктов: модули, связанные с ПЛК-, платы распределенного ввода-вывода, платы привода двигателя, контроллеры процессов, платы интерфейса датчиков, модули мониторинга питания, платы промышленных шлюзов, платы управления, связанные с ЧМИ-, а также встроенные платы управления, используемые внутри промышленного оборудования.
Их отличает не только схемотехника. Это операционная роль.
Промышленная плата управления может нуждаться в поддержке длительной работы, стабильной входной мощности, устойчивости к электрическим помехам, соединениях реле или клеммных колодок, полевой проводке, обновлении встроенного ПО, доступе для обслуживания, интеграции корпуса и повторных заказах в течение более длительного жизненного цикла продукта.
Некоторые промышленные платы просты. Небольшая интерфейсная плата с видимыми паяными соединениями и без встроенного ПО может не нуждаться в тщательном тестировании или пакете документации.
Но обсуждение EMS все равно должно начинаться с реального применения платы, а не с общей цитаты о PCBA.
Плата, работающая на стенде, все равно может не соответствовать реальным требованиям покупателя, если ее трудно собрать последовательно, трудно протестировать или она нестабильна внутри конечного оборудования.
1. Контроль спецификации и стабильность поставок компонентов
Для печатной платы промышленной платы управления стабильность спецификации обычно является одним из первых требований покупателя.
Многие промышленные изделия не производятся один раз, а затем быстро заменяются. Им могут потребоваться повторные заказы, запасные части, сервисный запас, контролируемые изменения или долгосрочная-техническая поддержка. Если спецификация зависит от краткосрочной-доступности или неофициальных замен, проект может оказаться трудным для повторения.
В готовой к производству спецификации должны быть указаны утвержденные номера деталей производителя, утвержденные альтернативы, критические компоненты, детали с длинным-лидером или одним-источником, требования к реле и разъемам, риски жизненного цикла, правила утверждения замены и ожидания по отслеживаемости.
Это особенно важно для плат, использующих промышленные разъемы, силовые устройства, коммуникационные микросхемы, оптопары, реле, предохранители, изолированные интерфейсные компоненты и детали,-определяемые заказчиком.
Заменяющий компонент может соответствовать занимаемой площади. Это не означает автоматически, что он ведет себя так же и в промышленной системе управления.
Для OEM-покупателей,Поиск компонентовследует рассматривать как часть стабильности производства, а не просто как способ заполнения спецификации.
2. Анализ компоновки печатной платы-с учетом требований производства
Промышленным платам управления часто требуется нечто большее, чем просто электрически правильная компоновка.
Компоновка печатной платы также должна обеспечивать возможность сборки, проверки, тестирования, механического монтажа, направления кабеля, термического поведения и доступа для обслуживания.
Во время проверки сборки печатной платы покупатели должны обращать внимание на ориентацию разъемов, расстояние между клеммными колодками, зазор между монтажными отверстиями, защищенные от-зоны вокруг высокопрофильных-компонентов, зоны изоляции там, где это требуется для приложения, доступ к контрольным точкам, маркировку полярности, размещение-выделяющих тепло компонентов, облицовку панелями и механическое соединение с корпусом, корпусом на DIN-рейку, шасси или оборудованием шкафа.
В печатных платах промышленного управления разъемы и механические интерфейсы часто имеют такое же значение, как и размещение микросхем.
Разъем может быть электрически правильным, но неудобным для полевой проводки. Плата может пройти функциональные стендовые испытания, но ее будет сложно закрепить. Силовой компонент может выдерживать базовые операции, но при этом создавать проблемы с перегревом внутри корпуса.
Вот почему анализ DFM и DFT должен связать проектный замысел с производственной реальностью.
3. Планирование сборки смешанной технологии
Многие промышленные платы управления не являются чистыми SMT-платами.
Они часто объединяют компоненты SMT со сквозными-разъемами, клеммными блоками, реле, трансформаторами, переключателями, разъемами, предохранителями, большими конденсаторами или компонентами интерфейса питания.
Это означает, что процесс сборки может включать сборку печатной платы SMT, сборку DIP, волновую пайку, выборочную пайку, ручную сборку, установку разъема, механическую поддержку и проверку после-сборки.
Сборка по смешанной технологии требует планирования.
Партнеру EMS может потребоваться рассмотреть последовательность размещения, метод пайки, тепловую массу, выравнивание разъемов, поддержку тяжелых компонентов, доступ для проверки и пределы доработки.
Иногда небольшой прототип можно-сконструировать вручную. Повторяемая сборка промышленной платы управления требует стабильного технологического маршрута.
Именно здесь покупателям следует избегать отношения к промышленным платам управления как к еще одной печатной плате. Процесс часто имеет такое же значение, как и схема.
4. Производственные проблемы, связанные с энергопотреблением, температурой и шумом-
Промышленные платы управления часто взаимодействуют с двигателями, датчиками, реле, соленоидами, полевой проводкой, источниками питания, линиями связи или сигналами уровня другого оборудования-.
Это делает мощность, тепло и электрический шум более важными, чем они могут показаться из одной только спецификации.
С точки зрения производства и проверки печатных плат OEM-покупатели должны уточнить диапазон входного напряжения, пути больших-токов, тепловыделяющие-компоненты, зоны реле или коммутации, компоненты изоляции, требования к заземлению, требования к экранированию или фильтрации, номинальные токи разъемов, конструкцию термопрокладки, требования к площади медных проводов, а также ожидания по очистке или нанесению покрытия, где это необходимо.
Партнер EMS не заменяет покупателя ответственность за проектирование электрооборудования. Но партнер-производитель может указать на практические риски, влияющие на сборку, проверку, тестирование и повторяемость.
Например, разъем питания может потребовать более строгой механической обработки. Реле или клеммный блок могут потребовать большего внимания во время-сборки и проверки сквозного отверстия. Устройству QFN или BGA может потребоваться рентгеновский контроль, если скрытые состояния пайки являются частью риска надежности.
Суть в том, чтобы не-перепроектировать каждую плату.
Цель состоит в том, чтобы убедиться, что производственный план учитывает реальную операционную роль совета директоров.
5. Тестирование и проверка, соответствующая функциям совета директоров.
PCBA промышленной платы управления обычно требует более четкой стратегии тестирования, чем быстрая визуальная проверка.
Объем тестирования зависит от функции платы, уровня риска, готовности прошивки, доступа для тестирования, типа комплектации компонентов и стадии производства.
Общие потребности в проверке и тестировании могут включать в себя проверку AOI на предмет видимого качества сборки SMT, рентгеновскую проверку скрытых паяных соединений, где это необходимо, тестирование ICT, когда доступ к тестированию и его количество оправдывают его, программирование встроенного ПО, тестирование FCT, моделирование реле или ввода-вывода, проверку интерфейса связи, проверку включения-питания и подачи тока, а также протоколы испытаний, когда требуется прослеживаемость.
Важный момент прост:
«Полное тестирование» — это не план тестирования.
Для промышленной платы управления покупатель должен определить, что необходимо доказать. Нужно ли на плате переключать реле? Считать входной сигнал датчика? Общаетесь через RS-485, CAN, Ethernet или другой интерфейс? Управлять выходом? Загрузить прошивку? Ответить на тестовое приспособление? Пройти проверку на уровне корпуса?
ПолезныйТестирование и проверкаПлан должен быть воспроизводимым для производственной группы, а не только понятен инженеру-конструктору.
6. Программирование, прошивка и готовность к функциональному тестированию.
Многие промышленные платы управления зависят от встроенного ПО.
Это означает, что сборка печатной платы не завершена только потому, что все компоненты спаяны. Перед выпуском платы может потребоваться программирование, настройка, калибровка или функциональная проверка.
Перед началом производства или мелкосерийной сборки OEM-покупатели должны подготовить файл встроенного ПО, метод программирования, доступ к разъему или штырю, инструкции по режиму загрузки, тестовое программное обеспечение, если требуется, ожидаемое поведение выходных данных, критерии прохождения/несоответствия, правила контроля версий и метод повторного тестирования после доработки.
Это одно из мест, где замедляются промышленные проекты PCBA.
Плата собрана, но прошивка не готова. Или прошивка готова, но метод программирования не соответствует-производительству. Или функция понятна инженеру покупателя, но не документирована четко для группы тестирования EMS.
Тест, который может провести только один инженер, еще не является производственным тестом.
7. Механическая интеграция и готовность сборки коробки
Промышленные платы управления часто не поставляются в разобранном виде.
Возможно, им потребуется разместить их в корпусе, корпусе промышленного ПК, шкафе управления, шлюзовом устройстве, корпусе модуля или коробочной сборке. Даже когда проект начинается на уровне платы, механическая интеграция все равно может влиять на решения PCBA.
Покупатели должны уточнить ограничения корпуса, направление выхода разъема, требования к сборке кабеля, монтажное оборудование, расположение этикетки, точки заземления или подключения шасси, требования к термоинтерфейсу, требования к упаковке и ожидания при окончательной сборке.
PCBA, прошедшая электрические испытания, все равно может вызывать проблемы, если разъем заблокирован, кабель плохо сгибается, плата не совпадает с корпусом или положение этикетки противоречит сборке.
Для приложений промышленного управления -производство на уровне платы и интеграция на уровне системы-не следует рассматривать как два совершенно разных процесса.
8. Прослеживаемость и контроль версий
Покупатели промышленного OEM часто заботятся о повторяемости партий.
Это делает отслеживаемость и контроль версий важными. Если проблема возникает позже, покупателю может потребоваться знать, какая версия печатной платы, версия спецификации, партия компонентов, версия встроенного ПО, результат тестирования или производственная партия были задействованы.
Требования к отслеживаемости могут включать отслеживание версий печатных плат, отслеживание версий спецификации, записи партий, контроль серийных номеров или этикеток, записи версий встроенного ПО, записи результатов испытаний, записи доработок и повторных испытаний, а также информацию об упаковке или отгрузке партии.
Не каждая промышленная плата управления нуждается в тяжелом пакете документации.
Но покупатель и партнер EMS должны договориться о том, какие записи имеют значение, до начала сборки.
Худшее время для определения прослеживаемости — после появления проблемы на месте.
Что OEM-покупатели должны указать перед запросом цен
Прежде чем запрашивать расценки на сборку печатной платы промышленной платы управления, покупатели должны подготовить не только файлы Gerber и спецификацию.
Полезный пакет запроса предложений может включать в себя:
- Файлы Gerber или ODB++.
- Спецификация с номерами деталей производителя
- Редакция печатной платы и спецификации
- сборочный чертеж
- выбрать-и-поместить файл
- примечания по полярности и ориентации
- утвержденные заместители или правила замены
- требования к прошивке или программированию
- Процедура FCT или ожидаемое функциональное поведение
- Примечания к разъему, кабелю или корпусу
- требования к покрытию, очистке или защите, где это необходимо.
- AOI, ICT, FCT, X-Ray или требования к отчетности
- ожидания в отношении маркировки, упаковки и отслеживания
Это не означает, что каждый проект нуждается в каждом документе с первого дня.
Но неясные исходные данные создают нечеткие котировки. Для промышленных плат управления это обычно означает больше вопросов, более медленный анализ и более высокий риск появления предположений при сборке.
Если применяются класс IPC-A-610, требования к покрытию или стандарты проверки, специфичные для клиента, это следует четко указать в запросе предложений, а не оставлять как общий запрос «промышленного класса».
Вопросы, которые следует задать партнеру EMS
Оценивая партнера EMS по промышленной плате управления PCBA, OEM-покупатели могут спросить:
- Создавали ли вы платы с аналогичными требованиями к разъемам, реле, питанию или смешанным технологиям?
- Как вы поступаете с одобренными альтернативами и заменами компонентов?
- Можете ли вы поддерживать сборку сквозных-отверстий SMT plus в одном стабильном технологическом маршруте?
- Как вы определяете область действия AOI, X-Ray, ICT и FCT для этой платы?
- Какая прошивка или входные данные для программирования вам понадобятся перед производством?
- Может ли метод испытаний быть повторен производственным персоналом, а не только инженером?
- Какие записи отслеживания доступны для сборки?
- Как обрабатываются доработки и повторные испытания?
- Какая документация будет предоставлена при отправке?
Эти вопросы практические. Они помогают покупателю понять, указывает ли поставщик только стоимость размещения или фактически рассматривает плату как промышленный продукт.
Полезный граничный случай
Не каждая промышленная плата управления требует одинакового объема сборки и испытаний.
Простая интерфейсная плата с видимыми паяными соединениями, без встроенного ПО, без компонентов с высоким-риском и стабильной историей повторений может потребовать только стандартной сборки SMT, визуального осмотра или проверки AOI, а также базового электрического подтверждения.
Более сложная плата управления с микропрограммным обеспечением, реле, интерфейсами питания, линиями связи, пакетами BGA, ограничениями по корпусу или ожиданиями надежности в эксплуатации может потребовать более структурированного процесса: проверка DFM, проверка рисков спецификации, проверка первого изделия, программирование, FCT, рентген-Ray, где это необходимо, и записи прослеживаемости.
Ошибка заключается в том, что вы не выбираете более легкий процесс.
Ошибка заключается в выборе более легкого процесса без понимания риска.
Для OEM-покупателей правильный объем печатной платы должен соответствовать функции платы, среде, стадии производства и влиянию сбоев.
Что это значит для OEM-покупателей
Сборка печатной платы для промышленных плат управления – это не только размещение компонентов.
Речь идет о создании платы, которая сможет работать внутри промышленного оборудования, проходить четкое тестирование, интегрироваться с системой и повторяться в будущих партиях.
Это требует другого разговора с партнером EMS.
Покупатель должен не только спрашивать цену. Покупатель должен спросить, как поставщик будет управлять контролем спецификации, сборкой смешанной технологии, обращением с разъемами, программированием встроенного программного обеспечения, тестированием, проверкой, отслеживанием и готовностью к повторному производству.
Для печатных плат промышленного управления наилучшие результаты обычно достигаются, когда требования к проектированию, снабжению, производству и тестированию согласованы до начала сборки.
Именно здесь предотвращаются многие задержки, которых можно было бы избежать.
Заключение
OEM-покупателям обычно требуется нечто большее, чем базовое размещение SMT при покупке сборки печатной платы для промышленных плат управления.
Им необходим стабильный контроль спецификации, практичный поиск компонентов, проверка компоновки-с учетом особенностей производства, планирование сборки с использованием смешанных технологий, четкие требования к испытаниям и проверкам, готовность к программированию встроенного ПО, осведомленность о механической интеграции и дисциплина в области отслеживания.
Хорошая сборка PCBA для промышленного управления не должна зависеть от предположений.
Это должно поддерживаться четкими файлами, контролируемыми материалами, повторяемой сборкой, определенным контролем, практическим функциональным тестированием и пакетом сборки, которому партнер EMS может следовать, не догадываясь.
Для OEM-покупателей, готовящих проект промышленной платы управления, STHL может рассмотреть требованияСборка печатной платы, Поиск компонентов, иТестирование и проверкаперспектива перед ценовым предложением или планированием производства. Отправьте свои файлы черезЗапросить ценуили свяжитесь с нами по адресуinfo@pcba-china.com.
