摘要

在全球市场上，通常很难根据公司的具体技术需求确定最佳的PCB制造商，同时也很难使产品达到最低成本。考虑到每家PCB制造商针对其设备、工艺和性能方面都有自己的市场定位，《IPC-9151D工艺能力、质量和相对可靠性（PCQR²）基准测试标准》中的统一测试数据有助于根据特定的技术要求为PCB设计找到适当的资源。通过使用基于数据的制造商选择方法，可以消除采购的主观性，消除不合理的采购决策，以及在PCB制造商与具体技术要求相匹配过程中减少PCB工艺专家的工作量。

通过将标准结果纳入公司报价模型，并将PCB订单交给适当的制造商，以此降低开发、生产和现场的故障率，大大降低成本。通过采用PCQR²，公司筛选出能够提供一致质量的制造商，利用统计过程控制（SPC）来监控生产中的过程变量，排除那些依靠特定员工才能暂时获得成功的制造商。

此外，公司还可以跟踪PCQR²不同报价的性能趋势，以便观察、关联能力提升与投资设备之间的关系。采用这些数据，公司可以推动制造商在准备好的情况下生产技术含量更高的PCQR²测试样品，从而使其在报价模型中的名次更靠前，带来更多的报价机会和更高的收入。

 

引言

我们公司为各种应用提供产品和系统。这就需要一个能够支持和发展多品种、小批量生产环境的供应链。我们拥有1000多种独特的PCB设计，挑战之一就是如何找到技术、产能和成本最佳组合的“适当”工厂进行PCB生产。雪上加霜的是，PCB的采购权是分散的，每个研发团队都有向任一家工厂采购PCB的最终决定权。采用《IPC-9151D工艺能力、质量和相对可靠性（PCQR²）基准测试标准》，建立基于数据的制造商资格认证方法，并纳入公司报价模型中，以此根据PCB的技术要求，指导每个报价请求发送到正确的备选制造商名单，如此，研发团队在最终选择制造商时只需关注价格和交付时间。

 

背景

在PCQR²标准制定之前，PCB报价是随意的。许多采购决策基于主观判断，只依据单个研发团队过去与指定制造商合作的经验，而不管PCB技术具体要求就进行报价。报价请求以各种格式发送（电子表格、文档、手写、电子邮件等），有时甚至会缺少与PCB成本相关的数据。每家制造商都收到了报价请求，在某些情况下，甚至一些无法满足生产工艺要求的工厂也会被要求报价，这样的工厂接单，一旦样品质量不合格，验证失效则会导致相应的研发推迟，最终产品无法按时发布。还有一种情况，制造商专业团队的经验超出了工厂的工艺、设备的能力，可以交付足够质量的PCB用于验证和生产，这种品质依赖于专业人员，而不是遵循工艺要求，其导致的供应连续性风险，对PCB商品采购是一大挑战。

 

报价模型

为了应对挑战，团队需要动态的、自动化的解决方案，且能够随供应群、技术和市场的变化而扩展并适应变化的解决方案——开发公司报价模型。对于标准报价表，由PCB设计师填写技术规格、预期产量、联系人等，以统一格式获取数据并确保完整性。PCB技术规格可以输入报价模型数据库，以确定适合的制造商。最初，制造商被分为低技术能力、中技术能力和高技术能力，只有那些根据其技术水平被认为有资格的PCB制造商，才会收到报价请求。研发团队可以确信每一个收到的报价都是有效的，可以根据一个更简单的标准子要求（如样品、生产成本、交付周期）进行评估。

那么，应该如何确定工厂的专业水平呢？多数制造商会在其网站上说明工艺能力，这虽然有助于了解大致的工艺能力，但永远不会100%准确可靠。现场审核不论在过去还是现在，仍然是有效的，但这些审核仍存在一定的主观性。我们要聘请相关专家来确认制造商的资格，定制的测试PCB要能认证工厂具备在下几代产品所需的特定技术能力。这将要求商品采购团队开发出测试载体并能准确对每个样品进行评估，这将仅限于那些收到测试载体并进行生产的制造商。更好的选择是使用第三方测试载体，PCB商品团队可选择IPC-9151D测试标准。

 

PCQR²

《IPC-9151D印制板工艺能力、质量和相对可靠性（PCQR²）基准测试标准及数据库》定义了可用的样品及在该样品上进行的测试。这些测试样品可以布局在各种各样的PCB上，目前有11种不同的选择，主要在层数、导通孔结构和走线几何结构上有所不同。理想情况下，制造商都会制作出最能显示从成功到失败生产过渡的PCB，从而确定其生产能力的界限。为了便于比较生产工厂测试板结果，我们选择了3种PCB类型——10R、18R和24VH，分别对应低、中、高技术能力。尽管鼓励能轻易完成所选PCB类型的制造商在未来的测试周期中尝试更高级别类型，但制造商仍可自行选择希望尝试的PCB类型。

图1显示了10R-E型PCB的介质和铜技术规格，以及通孔和盲孔结构，这是技术能力最低、成本最低的入门级产品。如果低技术制造商没有加工微通孔的设备，可以选择不生产任何V2结构，不会影响PCB其余部分的测试。

随着制造商提升了技术水平，可以升级到中等复杂度的PCB类型，如图2所示的18R-E型。此类PCB专注于更高水平的技术和更小尺寸的导通孔，突出了制造商的镀铜可靠性和对准能力。

更复杂的PCB，如图3所示的24VH-E型PCB，允许具备更高技术水平的制造商展示更先进的导通孔结构，如埋孔、跳孔和背钻，以及更高层数PCB的复杂对准要求。

为了更好地评估制造商在一段时间内保持工艺过程控制的能力，测试提交分为3组，每组3块PCB，测试工作需要在几个星期内完成。所有PCB都未经测试，发送给第三方进行参数评估，如导体和间距良率、导通孔对准和可靠性、阻焊层对准及阻抗控制。通常以在线报告或可下载的形式提供结果以进行处理。我们将原始测试数据与内部分级标准进行比较，根据特定工艺需求确定通过/边缘/失败限值。

随着报价模型概念的发展，最初的低/中/高分层得到了与特定PCB特性相关的十几个参数的补充。制造商能够始终满足内部标准的最小特征决定了制造商对该特征的评级。通过将PCQR²提交作为年度要求，制造商定期展示其维护工艺过程的能力以及资本支出和过程改进的实际结果。

 

采用PCQR²结果

PCQR²结果可以快速客观地应用于公司的报价模型。图4显示了报价模型数据库逻辑的实例。布尔标准基于制造商在所选提交时所做或未实现的特定特征和其他参数，如ITAR能力和审核建立的参数。每个特征的PCQR²结果可客观地确定最小/最大值。

 

例如，考虑24V H-E型PCB的内部导体。该测试载体的内部导体宽度为0.05mm、0.075mm、0.1mm和0.125mm（2mil、3mil、4mil和5mil）。与评分标准相比，多数制造商都生产不了2mil的走线，但有些制造商的评分标准是成功的，其中一些可生产3mil的走线，更多的能生产4mil的走线，所有制造商都能生产5 mil的走线。如果一家工厂其PCB不符合4mil走线的标准，但可通过5mil走线的标准，则最低评级为5；如果一家工厂其PCB不符合3mil走线的标准，达到了4mil走线的临界值，且通过了5mil走线的标准，根据达到的临界性能而定，则该工厂可能会得到更好的评分（例如4.5mil）。灵活、可定制的报价模型可以支持其他例外情况，如图4中制造商5所示的情况，其中顺序层压能力需要与PCB商品采购团队协商。

整理多个提交的结果可以进行趋势分析。图5给出了4个不同PCQR²提交的数据。本实例中的数据可用于分析1号制造商工厂A、1号制造商工厂A和工厂B之间、1号制造商和2号制造商之间随时间变化的趋势。这种趋势分析有助于在现场审核期间确定审核优先顺序，并且可以与生产问题相关联，最重要的是可预测生产问题并在问题发生之前加以解决。

由于篇幅有限，本文节选刊登，更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》5月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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