چه چیزی PCBA کنترل صنعتی را با مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی متفاوت می کند؟

مقدمه

در یک نگاه سریع، یک برد الکترونیکی مصرفی و یک برد کنترل صنعتی ممکن است تفاوت چندانی نداشته باشند.

هر دو می توانند از مواد FR-4 استفاده کنند. هر دو ممکن است شامل اجزای SMT، آی‌سی‌ها، کانکتورها، پسیوها، اتصالات لحیم کاری، نقاط تست، برچسب‌ها و سوابق بازرسی باشند. برای خریداری که برای اولین بار قیمت ها را مقایسه می کند، این دو پروژه می توانند شبیه کار مونتاژ PCB یکسان با BOM متفاوت به نظر برسند.

این فرض جایی است که مشکلات اغلب شروع می شوند.

PCBA کنترل صنعتی با مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی متفاوت است زیرا برد معمولاً بر اساس زمان کارکرد، قابلیت اطمینان میدانی، منبع یابی کنترل شده، دسترسی به خدمات، نظم و انضباط تجدید نظر و تولید تکراری ساخته می شود. مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی اغلب وزن بیشتری را بر طراحی فشرده، ظاهر، کارایی هزینه و چرخه های به روز رسانی سریع محصول وارد می کند.

تفاوت فقط در استفاده از اجزای قوی تر نیست. نحوه نقل قول، ساخت، آزمایش، مستندسازی و پشتیبانی پروژه را تغییر می دهد.

یک دستگاه مصرف کننده شکست خورده ممکن است به یک بازگشت تبدیل شود. یک برد کنترل صنعتی خراب ممکن است تجهیزات را متوقف کند، یک تکنسین را به میدان بفرستد، فرآیند تولید را به تاخیر بیندازد، یا عیب یابی را در داخل کابینت، ماشین، دروازه یا کامپیوتر صنعتی دشوار کند.

به همین دلیل است که PCBA کنترل صنعتی نباید به عنوان یک کار قرار دادن SMT استاندارد ارزیابی شود. سوال بهتر این است که آیا طرح تولید با نقش عملیاتی هیئت مدیره مطابقت دارد یا خیر.

اولین تفاوت نتیجه شکست است

لوازم الکترونیکی مصرفی معمولاً بر اساس تجربه محصول، اندازه محفظه، سازگاری آرایشی، کنترل هزینه و زمان بندی بازار طراحی می شوند. یک دستگاه خانه هوشمند، ماژول دستی، لوازم جانبی پوشیدنی، یا محصول بی سیم مصرفی هنوز به مونتاژ PCB قابل اعتماد نیاز دارد، اما مدل تجاری اغلب جایگزین، ضمانت یا طراحی مجدد در آینده را فرض می کند.

PCBA کنترل صنعتی تحت یک فرض متفاوت کار می کند.

برد ممکن است در داخل تجهیزات اتوماسیون، یک ماژول I/O، یک کامپیوتر صنعتی، یک کنترل کننده ماشین، یک دروازه، یک کنترل کننده برق، یا یک دستگاه{0}}روی کابینت قرار گیرد. ممکن است به سیم‌کشی میدانی، رله‌ها، بلوک‌های ترمینال، موتورها، سلونوئیدها، حسگرها، خطوط ارتباطی یا ورودی‌های برق متصل شود که رفتار بسیار متفاوتی با محیط دستگاه مصرف‌کننده دارند.

این معنای "به اندازه کافی خوب" را تغییر می دهد.

برد مصرف‌کننده‌ای که یک بررسی عملکرد پایه را پشت سر می‌گذارد ممکن است برای مونتاژ{0}سطح محصول آماده باشد. یک برد کنترل صنعتی نیز ممکن است نیاز داشته باشد که در لات های آینده دوباره قابل ساخت باشد، قابل آزمایش توسط کارکنان تولید، قابل ردیابی با تجدید نظر، قابل سرویس دهی در میدان، و پایدار در داخل تجهیزات نهایی باشد.

در پروژه های واقعی، این جایی است که نقل قول اغلب شروع به واگرایی می کند. هزینه اضافه شده همیشه در محل قرار نمی گیرد. ممکن است در کنترل منبع، مدیریت اتصال، از طریق-لحیم کاری سوراخ، محدوده بازرسی، برنامه نویسی سیستم عامل، آماده سازی تست عملکردی، سوابق دسته ای، یا بررسی های مربوط به محفظه باشد.

برنامه های مصرف کننده حول چرخه های تازه سازی ساخته شده اند. برنامه‌های صنعتی حول تداوم پایه-نصب شده ساخته می‌شوند.

برنامه های الکترونیکی مصرفی اغلب به سرعت حرکت می کنند. مدل‌های محصول تغییر می‌کنند، چیپ‌ست‌های جدید ظاهر می‌شوند،-نسخه‌های پایین‌تر از هزینه منتشر می‌شوند، و یک چرخه محصول کوتاه می‌تواند بسیاری از تغییرات طراحی را جذب کند.

محصولات کنترل صنعتی تمایل دارند دم بلندتری داشته باشند.

ممکن است یک برد سال‌ها پس از اولین ساخت به سفارشات تکراری، قطعات یدکی، بازبینی‌های کنترل‌شده، انبار نگهداری یا تعویض‌های سازگار نیاز داشته باشد. این باعث می‌شود که Components Sourcing بخشی از ثبات تولید باشد، نه فقط پشتیبانی خرید.

یک جزء جایگزین ممکن است متناسب با ردپا باشد و یک بررسی اولیه الکتریکی را انجام دهد. این به طور خودکار آن را برای یک سیستم کنترل صنعتی مناسب نمی کند.

جایگزین اتصال دهنده ممکن است آبکاری، رفتار قفل، نیروی وارد کردن، رتبه فعلی یا در دسترس بودن طولانی مدت متفاوتی داشته باشد. یک خازن جایگزین ممکن است ظرفیت و ولتاژ یکسانی داشته باشد اما رفتار دما یا ویژگی های طول عمر متفاوتی داشته باشد. یک رله ممکن است در BOM معادل به نظر برسد اما در شرایط بار متفاوت رفتار کند.

برای محصولات مصرفی، طراحی مجدد ممکن است بخشی از چرخه معمولی محصول باشد. برای PCBA کنترل صنعتی، جایگزینی کنترل نشده می تواند باعث ایجاد خدمات و تکرار{1}ریسک تولید شود.

یک BOM صنعتی عملی باید شماره قطعات تایید شده سازنده، جایگزین های تایید شده، قطعات حیاتی، قوانین تعویض و نگرانی های چرخه عمر را قبل از شروع تولید تعریف کند.

جایی که نقل قول متفاوت به نظر می رسد

قیمت کالاهای الکترونیکی مصرفی اغلب بر اساس قیمت واحد، هزینه قرار دادن SMT، هزینه قطعات و سرعت تحویل به شدت مورد قضاوت قرار می گیرد.

PCBA کنترل صنعتی معمولاً متغیرهای بیشتری را وارد مظنه می کند.

بسته به برد و کاربرد، ممکن است نیاز باشد که مونتاژ PCB با فناوری ترکیبی، تراز کردن بلوک ترمینال، درج رله یا ترانسفورماتور، لحیم کاری انتخابی، لحیم کاری موجی، پوشش منسجم در صورت لزوم، برنامه نویسی سفت افزار، آماده سازی فیکسچر FCT، X-بازرسی اشعه ایکس برای اتصالات مخفی یا جعبه لحیم کاری، الزامات مربوط به جعبه لحیم کاری پنهان، موارد مورد نیاز جعبه لحیم کاری و برچسب ها، سوابق آزمایشی، لحیم کاری انتخابی، لحیم کاری موجی، پوشش همسان.

هر هیئت صنعتی به همه اینها نیاز ندارد.

یک برد رابط کوچک با اتصالات لحیم قابل مشاهده، بدون سیستم‌افزار، بدون بسته‌های{0}درخطر بالا، و سابقه تکرار پایدار ممکن است فقط به مونتاژ استاندارد PCB SMT، بازرسی بصری یا بازرسی AOI، و تأیید اولیه الکتریکی نیاز داشته باشد.

یک برد کنترل پیچیده‌تر با رله‌ها، رابط‌های برق، پورت‌های ارتباطی، بسته‌های QFN یا BGA، سیستم‌افزار، محدودیت‌های محفظه، سیم‌کشی میدانی، یا نیازمندی‌های خدمات ممکن است به برنامه ساخت ساختارمندتری نیاز داشته باشد.

اشتباه این است که یک فرآیند سبک تر را انتخاب نکنید.

اشتباه این است که فرآیند سبک‌تری را انتخاب می‌کنیم بدون اینکه بفهمیم چه خطری کشف نشده است.

مواد و رابط های مکانیکی وزن بیشتری دارند

لوازم الکترونیکی مصرفی اغلب به سمت طرح‌های نازک‌تر، کوچک‌تر و فشرده‌تر پیش می‌روند. بردهای کنترل صنعتی اغلب دارای مجموعه فشارهای متفاوتی هستند: گرما، جریان، ارتعاش، سیم کشی میدانی، فشار کابل، تناسب محفظه، دسترسی به سرویس و نویز الکتریکی.

این می تواند بر PCB و روند مونتاژ تأثیر بگذارد.

در مواردی که برنامه به آن نیاز دارد، ممکن است خریدار نیاز داشته باشد مسیرهای-Tg FR-4، مس سنگین‌تر،-جریان بالا، فاصله جداسازی، پدهای حرارتی، رتبه‌بندی جریان اتصال، مناطق محافظ پوشش، سوراخ‌های نصب، دسترسی به نقطه آزمایش و جهت کابل را بررسی کند.

اینها فقط جزئیات طراحی نیستند. آنها بر روی اینکه آیا برد می تواند به طور مداوم مونتاژ، بازرسی، آزمایش و نصب شود، تأثیر می گذارد.

یک بلوک ترمینال ممکن است از نظر الکتریکی صحیح باشد اما برای سیم کشی میدانی ناخوشایند باشد.

یک کانکتور ممکن است با ردپای مناسب باشد اما با محفظه تداخل داشته باشد.

یک دستگاه برق ممکن است یک تست نیمکت را پشت سر بگذارد اما نگرانی های گرمایی را در داخل یک محفظه مهر و موم شده ایجاد کند.

یک برد ممکن است تست عملکردی را پشت سر بگذارد اما به سختی می توان آن را ثابت کرد زیرا نقاط تست مسدود شده اند.

به همین دلیل است که بررسی DFM و DFT در PCBA کنترل صنعتی اهمیت دارد. هدف طراحی مجدد محصول مشتری نیست. هدف این است که خطرات تولید و آزمایش را که معمولاً پس از به نظر رسیدن نمونه اولیه «تمام شده» ظاهر می‌شوند، شناسایی کنیم.

فناوری ترکیبی رایج است، استثنایی نیست

بسیاری از بردهای الکترونیکی مصرفی به شدت مبتنی بر SMT- هستند. بردهای کنترل صنعتی اغلب اجزای SMT را با قطعات سوراخ{2}ترکیب می کنند.

بلوک‌های ترمینال، رله‌ها، ترانسفورماتورها، سوئیچ‌ها، هدرها، فیوزها، خازن‌های بزرگ، کانکتورهای برق و رابط‌های رابط ممکن است روی یک برد ظاهر شوند. این بدان معناست که مسیر فرآیند ممکن است شامل مونتاژ PCB SMT، مونتاژ DIP، لحیم کاری موجی، لحیم کاری انتخابی، درج دستی، موقعیت یابی کانکتور، و{1}}بازرسی پس از لحیم کاری باشد.

این جزئیات تولید کمی نیست.

مونتاژ PCB با فناوری ترکیبی روی پانل سازی، ترتیب قرار دادن، روش لحیم کاری، جرم حرارتی، دسترسی به بازرسی، محدودیت های دوباره کاری و حتی بسته بندی تأثیر می گذارد. یک نمونه اولیه اغلب می‌تواند با موفقیت-ساخته شود. یک ساخت تولید تکراری نیاز به فرآیندی دارد که می تواند توسط تیم تولید دنبال شود، نه تنها توسط تکنسینی که اولین نمونه را ساخته است.

برای تابلوهای کنترل صنعتی، مسیر فرآیند می تواند به اندازه شماتیک اهمیت داشته باشد.

آزمایش باید کار هیئت را ثابت کند

آزمایش لوازم الکترونیکی مصرفی اغلب عملکردهای روبروی کاربر را بررسی می‌کند: دکمه‌ها، نمایشگر، شارژ، اتصال بی‌سیم، صدا، حسگرها، یا رفتار دستگاه تمام شده-.

آزمایش PCBA کنترل صنعتی معمولاً باید مجموعه متفاوتی از عملکردها را ثابت کند.

آیا هیئت مدیره می تواند ورودی را بخواند؟

آیا می تواند یک رله را تغییر دهد؟

آیا می‌تواند از طریق RS-485، CAN، اترنت یا یک رابط دیگر ارتباط برقرار کند؟

آیا می تواند سیستم عامل را از طریق کانکتور مورد نظر بارگیری کند؟

آیا می تواند در شرایط مورد انتظار خروجی ایجاد کند؟

آیا می توان همان آزمایش را توسط کارکنان تولید، نه تنها توسط مهندس خریدار، تکرار کرد؟

این یکی از رایج ترین مکان هایی است که پروژه های PCBA صنعتی کند می شوند.

برد ممکن است به درستی مونتاژ شده باشد، اما فایل سیستم عامل منتشر نشده است. یا سفت‌افزار آماده است، اما روش برنامه‌نویسی تولیدی نیست{1}. یا مهندس خریدار می‌تواند تست را اجرا کند، اما تیم EMS معیارهای قبولی/عدم شکست را ندارد.

"تست کامل" یک طرح آزمایشی نیست.

یک طرح آزمایش و بازرسی مفید باید مشخص کند که چه مواردی باید بررسی شود، چه ابزارهایی مورد نیاز است، چه نتیجه‌ای قابل قبول است، آیا تست ICT یا FCT مورد نیاز است، آیا بازرسی AOI برای اتصالات لحیم کاری قابل مشاهده کافی است، و اینکه آیا بازرسی اشعه X برای BGA، QFN یا سایر شرایط لحیم کاری پنهان مورد نیاز است یا خیر.

برای برخی از بردها، AOI و تاییدیه الکتریکی اولیه ممکن است کافی باشد. برای دیگران، دامنه مناسب ممکن است شامل برنامه‌نویسی، بررسی‌های قرعه‌کشی فعلی، آزمایش رله، شبیه‌سازی ورودی/خروجی، آزمایش ارتباط، FCT مبتنی بر ثابت-و سوابق آزمایشی برای ردیابی باشد.

کلاس IPC باید مشخص شود، نه فرض

خریداران صنعتی گاهی درخواست مونتاژ "گرید صنعتی" می کنند. این عبارت قابل درک است، اما به اندازه کافی برای تولید مشخص نیست.

اگر IPC-A-610، J-STD-001، الزامات بازرسی مشتری، معیارهای پوشش یا قالب‌های گزارش اعمال می‌شوند، باید در RFQ یا سفارش خرید ذکر شوند. در غیر این صورت، شریک EMS ممکن است بر اساس فرآیند پیش‌فرض خود قیمت‌گذاری کند در حالی که خریدار سطح متفاوتی از بازرسی را فرض می‌کند.

هر PCBA کنترل صنعتی به طور خودکار به مهارت کلاس 3 نیاز ندارد. برخی از محصولات صنعتی ممکن است برای کلاس 2 یا الزامات تعریف شده{3}}مشتری مناسب باشند. برخی از برنامه‌های{5}}با قابلیت اطمینان بالا ممکن است به کلاس 3 نیاز داشته باشند، به‌خصوص در مواردی که ادامه عملکرد حیاتی است، زمان خرابی قابل تحمل نیست، یا محیط عملیاتی سخت است.

نکته مهم ساده است: سطح پذیرش مورد نیاز باید قبل از ساخت تعریف شود.

یک تامین کننده نباید حدس بزند که "کیفیت صنعتی" به چه معناست.

مستندات بخشی از محصول می شود

برای لوازم الکترونیکی مصرفی، اسناد ممکن است برای کنترل کیفی داخلی، سوابق حمل و نقل یا رسیدگی به مرجوعی کافی باشد.

برای PCBA کنترل صنعتی، اسناد اغلب طول عمر بیشتری دارند.

اگر بعداً مشکلی در زمینه ظاهر شد، خریدار ممکن است نیاز داشته باشد که بداند کدام نسخه PCB، ویرایش BOM، تعداد قطعات، نسخه سیستم‌افزار، نتیجه آزمایش، رکورد دوباره کاری یا دسته ارسال مربوط است. بدون آن سوابق، عیب یابی کندتر و قطعی تر می شود.

الزامات ردیابی ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• بازبینی PCB و ردیابی ویرایش BOM
• سوابق جایگزین و تعویض تایید شده
• اطلاعات قطعه قطعه یا تامین کننده
• کنترل شماره سریال یا برچسب
• ثبت نسخه سیستم عامل
• AOI، ICT، FCT، یا X{0}}در صورت نیاز گزارش می‌دهد
• سوابق را دوباره کار کرده و دوباره تست کنید
• اطلاعات دسته ای بسته بندی یا حمل و نقل

بدترین زمان برای تعریف قابلیت ردیابی پس از ظاهر شدن یک مشکل میدانی است.

برای PCBA کنترل صنعتی، خریدار و شریک EMS باید قبل از شروع تولید، در مورد اینکه کدام رکورد مهم است، توافق کنند.

سیگنال صنعت کم-صدا: سخت افزار صنعتی متصل میله را بالا می برد

تجهیزات صنعتی بیشتر به هم متصل می شوند. دروازه‌ها، رایانه‌های صنعتی، دستگاه‌های لبه و ماژول‌های کنترل به طور فزاینده‌ای سخت‌افزار، سفت‌افزار، رابط‌های ارتباطی و انتظارات به‌روزرسانی بلندمدت-را ترکیب می‌کنند.

این هر پروژه مونتاژ PCB را به یک پروژه امنیت سایبری تبدیل نمی کند. اما کنترل نسخه میان‌افزار، سوابق انتشار و مستندات چرخه عمر را سخت‌تر می‌کند، به‌ویژه برای OEM‌هایی که تجهیزات متصل را به بازارهای تنظیم‌شده می‌فروشند.

برای کار EMS، راهکار عملی ساده است: اگر سفت‌افزار، اتصال، یا قابلیت به‌روزرسانی از راه دور بخشی از محصول باشد، بسته تولید باید روش برنامه‌نویسی، کنترل نسخه، روش تست، قوانین آزمایش مجدد و سوابق انتشار را به وضوح تعریف کند.

همین برای این وبلاگ کافی است. جزئیات قانونی و انطباق در یک مقاله جداگانه قرار دارد.

مقایسه عملی برای خریداران OEM

نکته این نیست که کنترل صنعتی PCBA همیشه سخت تر است. برخی از PCBA های الکترونیکی مصرفی بسیار متراکم و از نظر فنی بسیار سخت هستند.

نکته این است که دشواری در جاهای مختلف می نشیند.

آنچه خریداران باید قبل از مقایسه تامین کنندگان روشن کنند

قبل از مقایسه تامین کننده PCBA کنترل صنعتی با تامین کننده مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی، خریداران OEM باید توضیح دهند:

• هیئت مدیره در چه محیطی فعالیت خواهد کرد
• چه برد SMT خالص باشد یا از فناوری ترکیبی
• کدام کانکتورها، رله‌ها، بلوک‌های ترمینال یا بخش‌های برق نیاز به رسیدگی ویژه دارند
• چه استانداردهای کلاس IPC یا مشتری اعمال می شود
• آیا جایگزین های تایید شده در BOM تعریف شده اند یا خیر
• آنچه را که تست عملکرد باید ثابت کند
• آیا سفت‌افزار، دستورالعمل‌های برنامه‌نویسی، و معیارهای قبولی/شکست آماده هستند
• چه سوابق ردیابی مورد نیاز است
• این که آیا برد بعداً به کابل، اتصالات محفظه یا مونتاژ ساخت جعبه نیاز خواهد داشت

این چک لیست برای سنگین تر کردن هر پروژه نیست. این به خریداران کمک می کند تا فرآیند مناسب را برای ریسک واقعی انتخاب کنند.

جایی که STHL در این بحث قرار می گیرد

برای خریداران OEM که پروژه های PCBA کنترل صنعتی را آماده می کنند، شرکت فناوری شنژن STHL، آموزشی ویبولیتین می تواند این نیاز را از یک دستگاه بررسی کند.مونتاژ PCBدیدگاه و کمک به شناسایی اینکه آیا پروژه همچنین نیاز به بررسی منبع، برنامه ریزی مونتاژ فناوری ترکیبی، آماده سازی تست عملکرد، سوابق ردیابی یا آمادگی ساخت جعبه دارد یا خیر.

هدف این نیست که هر تخته صنعتی را مجبور به گران ترین فرآیند کنیم.

یک برد ساده نباید بیش از-مهندسی شده باشد.

یک تابلوی کنترل با ریسک بالا نباید زیر-مشخص شود.

دامنه مناسب به عملکرد برد، محیط عملیاتی، مرحله تولید، روش آزمایش، نیازهای مستندسازی و تأثیر شکست بستگی دارد.

نتیجه گیری

PCBA کنترل صنعتی و مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی ممکن است مراحل ساخت مشابهی داشته باشند، اما از منطق تولید یکسانی پیروی نمی کنند.

مونتاژ لوازم الکترونیکی مصرفی اغلب طراحی فشرده، ظاهر، کارایی هزینه و چرخه های کوتاه محصول را در اولویت قرار می دهد. PCBA کنترل صنعتی معمولاً نیازمند توجه بیشتر به محیط عملیاتی، پایداری منبع، رابط های مکانیکی، مونتاژ فناوری ترکیبی، عمق آزمایش، آمادگی سیستم عامل، مستندات، قابلیت ردیابی و تولید تکرار است.

برای خریداران OEM، درس عملی واضح است: تامین کنندگان را فقط با هزینه قرار دادن SMT یا قیمت واحد مقایسه نکنید. مقایسه کنید که آیا شریک EMS نقش عملیاتی هیئت مدیره را درک می‌کند و می‌تواند از فرآیند، آزمایش و الزامات مستندسازی که نقش ایجاد می‌کند پشتیبانی کند.

آیا به مونتاژ PCB یا نقل قول PCBA کنترل صنعتی نیاز دارید؟ فایل های خود را از طریق ارسال کنیددرخواست یک نقل قولیا مستقیماً با STHL تماس بگیریدinfo@pcba-china.com.