「ICは多層PCBの小型版に過ぎない」という類推には、全く根拠がないわけではありません。PCBメーカーと組立業者の間でプロセスが差別化されるにつれ、PCB設計は、増大する複雑性に対処するためにIC設計業界が用いているのと同じ哲学の一部を取り入れ始めるかもしれません。DFMによる製造可能性解析は、複雑なPCB設計・製造プロセスにおいて特に重要です。
1. 目的志向の設計コンセプト
DFMフリー設計の鍵は、設計ルールと制約をPCB製造・組立サプライヤーの能力に適合させることです。設計ルールと制約が確立されると、それらは設計が製造可能であることを保証するために常に遵守すべきレビュー条件となります。設計中に発生する問題は、設計フェーズ中に最も簡単に特定・修正できます。設計段階でDFMを意識することで、大きなメリットが得られます。初期設計段階で製造上の問題を特定することで、開発計画からの逸脱による再設計にかかる時間も削減されます。その結果、設計者は避けられない再設計の泥沼に陥ることなく、魅力的な新製品の設計に着手できるようになります。
グローバルなDFM評価を実現するには、従来のDFMに加えて、部品の在庫状況を考慮した設計（DFM）評価も必要です。設計者は設計プロセス全体を通していつでも部品表（BOM）を開き、部品の在庫状況に関するリアルタイム情報を即座に取得できます。主要部品が在庫切れの場合、システムはBOM内で順番にランク付けされた他社部品から部品を自動的に選択し、代替部品を作成します。このプロセスにより、部品調達の柔軟性が向上し、設計者は設計に集中しながら、部品供給リスクの早期警告を得ることができます。
● DFMのグローバルな視点をデザインに取り入れることで、DFM体験のトリガーを回避する方法など、デザイナーのスキルも向上します。
この警告は、運用の証拠です。設計チーム内でDFMのグローバルな視点を制度化することは、設計チーム全体のレベルを向上させるための優れた方法となり得ます。このアプローチは、DFMの柔軟性を実現するだけでなく、設計者に余分な負担をかけないことで、双方のメリットを最大限引き出すことができます。さらに、設計者がDFMへの意識を高めるにつれて、業界における彼らの価値は高まります。
2. 最終目標を理解する
「終わりを念頭に置いて始める」という定義を採用すると、設計者が設計の最終目標を明確に理解することが不可欠であることは明らかです。PCBの製造・組立においては、これは選定した製造・組立サプライヤーの能力を徹底的に理解することを意味します。通常、サプライヤーはこれらの能力を詳細に列挙した文書を作成し、それをPCB設計環境に適用される一連のルールと制約に翻訳する必要があります。
一部のメーカーは、PCB設計環境ですぐに活用できるルールドキュメントの形で生産能力を提示していますが、世界中の何千ものPCBメーカーや組立サービスプロバイダーの間では、一貫性がありません。同時に、PCBの設計、製造、組立の複雑さはますます増大し、キャパシティはますます逼迫しています。
● 今日、PCBの設計と製造は、再現不可能なエンジニアリングのコストが非常に高いため、非常にリスクの高い取り組みと見なされています。コストが非常に高いため、最初から正しく設計することが重要です。これを実現するために、業界では、ライブラリと設計データの交換におけるマルチベンダーサポートの恩恵もあり、様々な設計手法とツールが導入されてきました。この比較的オープンなデータ交換には、競合する物理検証システムで使用される「ルールセット」の移植性も含まれます。必然的に、このアプローチでは設計サイクルの早い段階で製造を考慮します。
3. 大胆に
PCBの複雑性、密度、エッジ速度の向上への傾向は衰える気配がなく、ハイブリッド銅線と埋め込みポリマー導波路を用いた相互接続に関するPCB関連の研究さえ行われています。これに、スタックパッケージやその他の新しいアセンブリの普及が加わります。
テクノロジーと組み合わせることで、PCB 製造は今日よりもさらに芸術的なものになるでしょう。Intel、Samsung、TSMC などの半導体メーカーが自社の製造 IP を厳重に管理して差別化を図っているのと同様に、このことは PCB 製造分野にも影響を与え続けるでしょう。メーカーとアセンブラは、製造能力と独自の IP テクノロジーによって差別化を図り続けるでしょう。メーカーとアセンブラが完全に接続され、データでサポートされているグローバル エコシステムにより、設計者はメーカーまたは電子機器製造契約サービス プロバイダーを選択すると、その生産能力をすぐに把握できるようになります。対象となるメーカーの能力に応じて、設計空間は、設計に適用する必要がある固有のルールと制約に合わせて調整されます。この概念は、異なるプリンターを選択したときに [印刷] ダイアログ ボックスで変更がプレビューされる方法に似ています。カラー印刷をサポートするプリンターを選択すると、使用可能なグラフィック解像度、ページ サイズ、その他のプリンター固有の機能に合わせてプレビュー画面が変更されます。
このデータベースに基づくグローバルエコシステムは、設計プロセスの早い段階で製造に関する認識を製品開発プロセスに統合し、製造能力への意識を高め、オンライン会議やメールによる迅速なコミュニケーションの必要性を排除することで、後期段階でのコミュニケーションを削減または回避します。例えば、組立業者がより強力な実装ラインを追加すると仮定すると、関係する設計者は、これを考慮してルールと制約を更新する必要があることにすぐに気付きます。
● 設計が完了したら、マウスをクリックするだけで世界中のPCBメーカーや組立業者にPCB設計を送信し、その設計に最適なサプライヤーを見つけることができると想像してみてください。ファイルを送信すると、リードタイム、コスト目標、現在の生産能力、地理的な条件などを満たしながら製造できる企業のリストが表示されます。
4. エレクトロニクス産業におけるDFMに関する結論
ファーストパス設計、高歩留まり、コスト最適化、そして信頼性の高いPCB製造・組立が目標です。設計段階でDFM（設計自由度設計）の問題を迅速に特定し、修正することが、製造不可能な設計の提出を回避する鍵となります。従来のDFM検査をリアルタイムの部品インテリジェンスで強化することで、今日の多くの組立ラインで発生している部品不足という突発的な事態を解消できます。
PCB設計にグローバルDFMを意識することで、設計課題への適応だけでなく、収益性、製品開発スケジュール、そして業界での評判を損なうことなく、設計プロセスの基盤を築くことができます。製品の複雑さが増す中で、グローバルDFMへの意識は、電子製品の実現の確実性に貢献する戦略的に重要な能力であり続けます。
