5 cuidados para a montagem de protótipos com placas eletrônicas

A montagem de protótipos, apesar de ainda não ser a fase final do processo de desenvolvimento de um novo produto, é a garantia de que, ao menos, o produto terá suas funcionalidades garantidas. É nesse momento que ajustes importantes podem ser feitos tanto no que diz respeito ao funcionamento do produto em si, quanto adaptações no design que podem melhorar a usabilidade.

Além de todos os detalhes, para que o projeto possa sair do papel, o desenvolvedor deve tomar cuidado com uma peça fundamental do produto: a placa eletrônica. Na Produza, tomamos cuidado para que todos os detalhes, desde a montagem até o acabamento final estejam de acordo com as expectativas. Abaixo, listamos cinco  cuidados fundamentais na montagem de protótipos de uma placa para que sua matriz esteja o mais próximo possível do produto que será, um dia, lançado no mercado.

Montagem de protótipos em 5 passos

Uma boa montadora de placas eletrônicas sabe que a montagem de protótipos gera muitas expectativas tanto nos desenvolvedores quanto nos potenciais consumidores. Principalmente quando se trata de algo muito inovador, é provável que a prototipagem suscite desafios e precise ser feita de forma ainda mais rigorosa. É por isso que recomendamos a todas as empresas que estejam começando, a contratação de uma CM especializada. Como já tem experiência no mercado, algumas etapas de aprendizado podem ser puladas e as chances de haver erros logo de cara diminuem:

1. Design for Assembly (DFA) e Design for Manufacturing (DFM)

Realizados pelo setor de engenharia da empresa, as duas práticas visam a melhoria na qualidade da placa, redução do tempo de lançamento do produto, setups mais eficientes, menores custos com matéria-prima e produção, aumento da eficiência da linha e menos interações no design da placa.

O DFA é usado para simplificar a estrutura do projeto. Com isso, eliminam-se componentes desnecessários, integram-se partes e reduz-se o número de sistemas de junção, necessidade de solda etc. Dessa forma, até o tamanho da placa pode ser reduzido, o que vai impactar também na redução do produto final e nos custos de fabricação.

Já os princípios do DFM são usados na indústria por meio de diretrizes capazes de orientar o projetista no desenvolvimento do produto e também por sistemas que medem a eficiência do projeto para a manufatura e os custos de produção.

2. Design for Test (DFT)

O DFT é composto por regras e métodos que devem ser aplicados durante o desenvolvimento do produto para executar um teste na produção com alta qualidade. Nele, adiciona-se uma estrutura física na placa que torna a verificação possível. A aplicação do DFT pode minimizar o tempo e o custo dos testes, além de reduzir o refugo.

3. Design for Procurement (DFP)

Realizado pelo setor de compras, o DFP é capaz de reduzir o tempo de lançamento do produto, pois contempla fatores fundamentais como:

Lead-time — diz respeito ao tempo que uma peça leva desde o pedido ao fornecedor até a chegada na fábrica para a montagem. Erros de lead time afetam a montagem de protótipos com alguma frequência. Um bom planejamento prevê, inclusive, imprevistos que possam ocorrer no caminho. Delineamentos de processos bem feitos levam em conta fatores como: localização do fornecedor, reputação, tipo de transporte, entre outros.

Ciclo de vida — a montagem de protótipos, apesar de ser uma das etapas para o lançamento de um produto, não é a certeza de que ele irá para o mercado em breve. Sendo assim, o ciclo de vida de um protótipo deve ser longo o bastante para contemplar a possibilidade de lançamento por um período maior. Sendo assim, componentes que estão perto da obsolescência certamente não são bem vindos em projetos para protótipos.

Estabilização do processo — observar detalhes na lista de compras que possam inviabilizar a montagem futura também é uma tarefa desta etapa. Há momento, por exemplo, em que determinado item da lista pode estar escasso no mercado. Esse problema deve ser apontado e, se possível, o item deve ser substituído.

Minimizar o desperdício de componentes — componentes que precisem ser comprados em lotes grandes podem não ser uma boa ideia no momento da montagem de protótipos. Pode ser que, quando o produto de fato seja lançado, eles já não estejam mais aptos para uso e haja um desperdício grande. Mais vale comprar menores quantidades e pagar mais, do que correr o risco de perder as peças sem uso.

Com essa prática, há uma seleção efetiva dos componentes, materiais e fornecedores. Esse processo costuma ficar em segundo plano na lista de preocupações dos desenvolvedores. Eles continuam prevendo o uso de componentes que não estão mais ativos no mercado (obsoletos) e com estoques inacessíveis, sem quantidades razoáveis e em distribuidores limitados. Sem esse cuidado na hora de projetar uma placa, a chance de CMs buscarem reduções em custos e lead times fica muito menor. Quando há uma deficiência no DFP, uma avalanche de homologações devem ser feitas para tornar a produção da placa eletrônica viável, o que acarreta em perda de tempo e atraso na montagem da placa.

4. Design para Stencil SMT

O Design para Stencil tem duas funções principais. A primeira é garantir a deposição precisa do material na placa, tais como pasta de solda, fluxo (flux) e isolante (encapsulant) sobre a placa. A segunda é assegurar a formação de depósitos de tamanho e forma apropriados. Basicamente, estão sendo usadas na indústria cinco modelos de Design para Stencil: corte a laser, eletroformado, plástico gravado quimicamente e o modelo híbrido (combinação de gravado quimicamente e cortado a laser). Um stencil eficaz ajuda a minimizar de 60% a 70% dos defeitos da placa SMT, além de diminuir o processo de manuseio da placa e o refluxo (reflow).

5. Desenvolvimento do Perfil Térmico SMT

Sabe-se que as falhas na refusão são originadas principalmente pela má qualidade da pasta de solda, excesso de oxidação nas ilhas e componentes e perfil térmico incorreto. Por isso, é tão importante desenvolver o perfil térmico adequado para que o protótipo já saia com esse perfil definido, com a curva de temperatura devidamente analisada e interpretada. No processo de soldagem por onda (wave soldering), esse estudo é fundamental para se obter uma solda de boa qualidade e um processo controlado. Sem ele, certamente serão encontrados diversos problemas de soldabilidade.

Seguir os passos acima é pré-requisito para o sucesso do protótipo. O não cumprimento de qualquer passo, resulta em atrasos, dificuldade na montagem (DFA e DFM), dificuldade para garantir a eficácia da montagem (DFT), dificuldade de adquirir os componentes (DFP), dificuldade na estabilização do processo (Design de Stencil) e problemas de soldabilidade (Desenvolvimento do Perfil Térmico SMT).

Como a Produza pode ajudar?

A Produza é uma montadora especializada e possui grande experiência na montagem de protótipos. Por ter expertise na montagem de placas, contempla sem erros todas as etapas citadas anteriormente. Para empresas iniciantes, atua inclusive orientando para a necessidade de haver a organização de alguns processos e educando o mercado para a excelência na fabricação de produtos eletroeletrônicos.

A montagem de protótipos é uma das vocações da empresa, pois possui a fábrica pronta para a montagem de pequenos lotes com excelência absoluta, já que possui layout de fábrica customizável, equipamentos de última geração e profissionais especializados e treinados.

Outra grande vantagem é a possibilidade de contratação da CM na modalidade de terceirização completa, também conhecida como turn key. Na prática, isso significa que a empresa contratante passa as orientações sobre o serviço e a fábrica fica responsável por todas as etapas desde a compra de componentes até a entrega da placa eletrônica montada e testada, ou seja, todas as etapas citadas anteriormente deixam de ser uma preocupação do fabricante. Para a montagem de protótipos isso é ainda mais interessante, pois a empresa pode concentrar-se em outras atividades relacionadas ao desenvolvimento e lançamento do produto, algo tão desafiador quando se trata de algo novo.

Caso tenha interesse em saber como a Produza pode ajudar na montagem de protótipos, entre em contato conosco!

Post publicado originalmente em 19-08-2014. Atualizado em 12-11-2018.