पेपर मैच: क्यों “अनुकूल” विकल्प फैक्ट्री फर्श पर असफल होते हैं

स्प्रेडशीट पर, बिल ऑफ मटेरियल (BOM) हमेशा परफेक्ट दिखता है। हर पंक्ति हरी होती है, लीड टाइम मैनेज करने योग्य हैं, और कुल लागत बजट के ठीक नीचे है। लेकिन एक स्प्रेडशीट को एज Archie Heat के अंदर एक इंजेक्शन-मोल्डेड इनक्लोजर में जीवित रहना जरूरी नहीं है, न ही इसे एक फिजिकल प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB) पर फिट होना चाहिए जो रिफ्लो ओवन से गुजर रहा हो।

डिस्ट्रीब्यूटर वेबसाइट पर एक “पैरामेट्रिक मैच” और विनिर्माण की कठिन वास्तविकता के बीच का अंतर ही वह जगह है जहां परियोजनाएं मरने जाती हैं।

एक विकल्प भाग खोजना इतना आसान नहीं है जितना कि “वोल्टेज” और “प्रतिरोध” के लिए एक बॉक्स चेक करना। प्रमुख वितरक साइटों पर एल्गोरिदम—चाहे वह DigiKey, Mouser हो या कोई स्वचालित खरीद उपकरण—भाग बेचने के लिए डिज़ाइन किया गया है, सिस्टम का अभियांत्रण करने के लिए नहीं। वे खुशी से टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स वोल्टेज रेगुलेटर के लिए “डायरेक्ट सब्स्टीट्यूट” सुझाएंगे, पूरी तरह से यह नजरअंदाज करते हुए कि निचले हिस्से का थर्मल पैड आकार में अलग है।

जब वह बोर्ड लाइन पर पहुंचता है, तो पिक-एंड-प्लेस मशीन को विद्युत समकक्षता की परवाह नहीं होती। यह केवल यह देखती है कि हिस्से का लैंडिंग पैटर्न में फिट न होना। आप को चेतावनी पॉपअप नहीं मिलती। आपको लाइन-डाउन स्थिति मिलती है, एक कूड़ेदान, और संचालन के वीपी के साथ बहुत असहज बातचीत।

डेटाशीत एक कानूनी अनुबंध है; वेब लिस्टिंग एक अफवाह है। अंतिम सत्य को मान्य करने के लिए पिछले पर भरोसा करना सबसे सामान्य, महंगा त्रुटि है प्रोटोटाइप से उत्पादन में संक्रमण के दौरान।

ज्यामिति भाग्य है

BOM स्क्रबिंग में सबसे खतरनाक मान्यता यह है कि मानक पैकेज नाम मानक आयामों का संकेत देते हैं। मैकेनिकल इंजीनियरिंग में, एक बोल्ट थ्रेड मानकीकृत है। इलेक्ट्रॉनिक्स में, “QFN-28” (क्वाड फ्लैट नो-लीड्स) पैकेज एक सुझाव है, नियम नहीं।

मान लीजिए कि एक स्टार्टअप ने एक माइक्रोचिप MCU का निर्दिष्ट किया जो अचानक स्टॉक से बाहर हो जाती है। खरीद दल उसी पिन गणना, उसी वोल्टेज, और उसी “QFN-28” पैकेज प्रकार के विकल्प को खोजते हैं। यह एक ड्रॉप-इन रिप्लेसमेंट जैसा दिखता है। लेकिन यदि आप यांत्रिक आरेखों को ओवरले करते हैं, तो यथार्थ बदल जाता है। विकल्प चिप के थर्मल पैड का आकार मूल से 1.2 मिमी छोटा हो सकता है, या पिन पिच एक छोटे से मिलीमीटर के अंश से कस हो सकता है।

यदि पीसीबी फूटप्रिंट मूल के लिए डिज़ाइन किया गया था, तो विकल्प तकनीकी रूप से पैड पर बैठ सकता है, लेकिन सोल्डर पेस्ट स्टेंसिल छोटे थर्मल पैड के लिए बहुत अधिक सोल्डर जमा करेगा। संजीवनी या तिरछा होने के दौरान, घटक तैरता है या झुकता है। इससे भी बदतर, कस पिच माइक्रोस्कोपिक सोल्डर ब्रिज का कारण बनता है जो दृश्य निरीक्षण पास करता है लेकिन उपकरण चालू होते ही शॉर्ट कर देता है।

यह समस्या ऊर्ध्वाधर दिशा में भी फैलती है। इंजीनियर अक्सर एक पीसीबी के X और Y मापदंडों पर दीवानगी से रहते हैं, लेकिन Z-अक्ष को भूल जाते हैं जब तक कि बोर्ड अपने आवास में फिट करने का प्रयास करता है। TDK का एक शील्डेड पावर इंडक्टर Würth Elektronik के समान इलेक्ट्रिकल रूप से हो सकता है। लेकिन यदि TDK का हिस्सा 1.2 मिमी ऊंचा है और Würth का 2.0 मिमी, तो यदि इनक्लोजर में टाइट क्लीयरेंस है तो वह भयंकर हो जाएगा। हमने हजारों इकाइयों को बनाया है जो बस नहीं बंद हो सकीं क्योंकि एक विकल्प इनडक्टर प्लास्टिक की पसलियों से टकरा गया।

डिजाइनर अक्सर पूछते हैं कि क्या वे “Drop-in Replacement” टैग या search engines में “Pin Compatible” झंडे पर भरोसा कर सकते हैं। इसका उत्तर एक योग्य “ना” है। “Pin compatible” आमतौर पर मतलब है कि संकेत समान पिन पर हैं। यह शायद ही कभी यह गारंटी देता है कि भौतिक शरीर की सहिष्णुता समान है। एक भाग पिन-समझौता हो सकता है और फिर भी 0.5mm चौड़ा हो सकता है—इतना कि यह घने बोर्ड पर निकटवर्ती कैपेसिटर के खिलाफ खराब हो जाए। जब तक आप फिजिकली “Package Outline” अनुभाग का परीक्षण नहीं कर लेते अपने Gerber फाइलों के खिलाफ, आप अनुमान लगा रहे हैं।

अदृश्य इलेक्ट्रिकल्स

एक बार मैकेनिकल फिट की पुष्टि हो जाने के बाद, जाल अव्यक्त विद्युत विशेषताओं - डेटा पर जा सकता है जो कभी भी search engine के मुख्य फ़िल्टर कॉलम में नहीं पहुंचता।

क्लासिक आपदा में मल्टी-लेयर सिरेमिक कैपेसिटर (MLCCs) शामिल हैं। 2018 की महान कमी के दौरान, घबराहट में खरीदारी व्यापक थी। यदि एक Murata 10uF 0805 कैपेसिटर स्टॉक में नहीं था, तो खरीदार ने सबसे सस्ता उपलब्ध विकल्प को, समान कैपेसिटेंस और वोल्टेज रेटिंग के साथ चुना। समस्या dielectric है।

X7R dielectric वाला कैपेसिटर व्यापक तापमान रेंज में स्थिर होता है। एक सस्ता विकल्प अक्सर Y5V dielectric का उपयोग करता है, जो बहुत अस्थिर है। कमरे के तापमान पर एक परीक्षणêche, वे समान व्यवहार करते हैं। लेकिन यदि आप उस Y5V कैपेसिटर को धूप में एक आउटडोर IoT एनclosure में रखें, और तापमान बढ़े, तो इसकी प्रभावी कैपेसिटेंस 80% तक गिर सकती है। शक्ति रेल अस्थिर हो जाती है, प्रोसेसर रीसेट हो जाता है, और क्लाइंट आश्चर्यचकित होते हैं कि क्यों उनका डिवाइस हर दोपहर 2 बजे फेल हो जाता है।

उन लोगों के लिए जो लागत कम करने की कोशिश कर रहे हैं, “जनरिक” ब्रांडों में स्विच करने का दबाव बहुत अधिक है। इसका एक वैध समय और स्थान है—एक 10k पुल-अप रेसिस्टर मुख्य रूप से एक वस्तु है, और Yageo या किसी प्रतिष्ठित एशियाई विकल्प जैसे जनरिक ब्रांड में स्विच आमतौर पर कम जोखिम वाला होता है। लेकिन पावर कंपोनेंट्स के लिए यह करना खतरनाक है।

एक सामान्य MOSFET शायद वही 30V ब्रेकडाउन वोल्टेज को सूचीबद्ध करता है, लेकिन यदि आप Rds(on) (ऑन-प्रतिरोध) के “Test Conditions” को जांच नहीं करते, तो आप मिस कर सकते हैं कि जनरिक भाग को पूरी तरह से स्विच ऑन करने के लिए 10V की आवश्यकता होती है, जबकि आपका बोर्ड केवल 3.3V सप्लाई करता है। आप एक ट्रांजिस्टर के साथ अंत में linear क्षेत्र में चलते हैं, ओवरहीटिंग होता है, और FR4 सामग्री में छेद जल जाता है।

कनेक्टर: द वाइल्ड वेस्ट

यदि एकीकृत सर्किट जटिल हैं, तो कनेक्टर्स वाइल्ड वेस्ट हैं। यहां प्रभावी रूप से कोई मानक नहीं हैं। तीसरे-पक्ष विक्रेता का “JST-शैली” कनेक्टर एक JST कनेक्टर नहीं है। यह कॉपी है, और अक्सर एक अपूर्ण है।

हमने एक मेडिकल डिवाइस ग्राहक के साथ एक स्थिति का सामना किया, जिन्होंने लीड समय बचाने के लिए एक “समान” हेडर को मंजूरी दी। डेटाशीट ठीक दिखाई दिया। लेकिन विकल्प पर प्लास्टिक का हाउसिंग 0.1mm मोटा था, जो असली JST भाग से अधिक था। जब असेंबली टीम ने बैटरी से मेल खाने वाले हॉर्स को प्लग करने की कोशिश की, तो यह क्लिक नहीं किया। घर्षण बहुत अधिक था। इसे मेल करने के लिए इतना बल चाहिए था कि यह PCB पर सोल्डर जॉइंट्स को cracked करने का खतरा था। उत्पाद भेजने के लिए, टीम को सैकड़ों हेडर से प्लास्टिक को मैनुअली शेव करना पड़ा X-Acto चाकू के साथ।

यही कारण है कि कनेक्टर्स दोषी हैं जब तक कि वे दोष नहीं साबित हो जाते। एक रेसिस्टर की तरह, जिसे नंबर पढ़कर मान्य किया जा सकता है, एक कनेक्टर में हप्टिक्स, रिटेंशन फोर्स, और प्लेटिंग क्वालिटी (गोल्ड बनाम टिन) शामिल हैं। एक “समान” कनेक्टर भौतिक रूप से फिट हो सकता है, लेकिन कम ग्रेड प्लास्टिक का उपयोग कर सकता है जो रीफ्लो तापमान के दौरान पिघल जाता है, या टिन प्लेटिंग का उपयोग कर सकता है जो कम कंपन वातावरण में जंग खाता है जहां गोल्ड की आवश्यकता होती है। कभी भी एक कनेक्टर विकल्प को मंजूरी न दें जब तक कि आप एक नमूना हाथ में न हो और इसे इच्छित हार्नेस के साथ शारीरिक रूप से मेल न खाए।

मैनुअल ओवरले विधि

सॉफ्टवेयर यहां आपकी मदद नहीं कर सकता। एकमात्र विश्वसनीय मान्यता method है “PDF Overlay।”

वैकल्पिक पर विचार करते समय, मूल भाग (Part A) और प्रस्तावित विकल्प (Part B) का डेटाशीट दो अलग-अलग स्क्रीन पर खोलें। तुरंत “Mechanical Data” या “Package Outline” अनुभाग तक स्क्रोल करें—आमतौर पर दस्तावेज़ के अंत में। पृष्ठ 1 पर मार्केटिंग सारांश न देखें। सहिष्णुता देखें।

बॉडी की चौड़ाई (मिन / मैक्स) देखें। पिच जांचें। विशेष रूप से, यदि यह पावर भाग है तो थर्मल पैड आयाम जांचें। यदि भाग A का थर्मल पैड 4.0mm +/- 0.1 है, और भाग B का 3.5mm +/- 0.1 है, तो आपको समस्या है। भाग A के लिए डिज़ाइन किया गया सोल्डर पेस्ट एपर्चर बहुत अधिक पेस्ट डाल देगा, जिससे गेंदबाजी या ब्रिजिंग हो सकती है। पॉइंट 1 की स्थिति भी जांचें; कुछ निर्माता डाई को अंदर से घुमाते हैं, जिससे पॉइंट 1 अलग कोने में होता है, चिप पर लिखे गए अक्षरों के सापेक्ष।

यह प्रक्रिया धीमी और उबाऊ है। इसे स्क्रिप्ट द्वारा स्वचालित नहीं किया जा सकता क्योंकि डेटाशीट फॉर्मेटिंग असंगत है। लेकिन 15 मिनट का PDF ओवरलेटींग सप्ताहों तक बोर्ड रीवर्क को बचाता है।

जीवन चक्र और तर्क

एक भाग जो फिट और काम करता है, बेकार है यदि आप इसे फिर से नहीं खरीद सकते। एक वितरक साइट पर “Green” इन-स्टॉक संकेतक वर्तमान का स्नैपशॉट है, न कि भविष्य का वादा।

बिल ऑफ मटेरियल (BOM) को फाइनल करने से पहले, जीवनचक्र जांच करें। क्या हिस्सा NRND (नई डिजाइनों के लिए अनुशंसित नहीं) मार्क किया गया है? यदि हाँ, तो निर्माता संकेत दे रहा है कि समाप्ति निकट है। क्या कारखाने का लीड टाइम 52 सप्ताह है? इसका मतलब है कि आज आप जो स्टॉक देख रहे हैं, वह संभवतः एक वर्ष के लिए आखिरी स्टॉक है। यहाँ घबराहट का माहौल बनता है—“Stock 0” संकट जहां खरीदार ग्रे बाजार या अनधिकृत दलालों की तरफ रुख कर सकते हैं। जबकि कभी-कभी यह आवश्यक होता है, यह नकली या पुनः प्राप्त हिस्सों का जोखिम भी लाता है। यदि आपको किसी दलाल का उपयोग करना है, तो सत्यापन का बोझ तीन गुना हो जाता है: अब आपको आंशिक रूप से एक्स-रे और डीकैप्सولेशन परीक्षण करने की आवश्यकता है ताकि प्रमाणित हो सके कि अंदर का चिप वही है जो लेबल कहता है।

BOM सफाई का मामला स्प्रेडशीट में पंक्तियों को भरने का नहीं है। यह असेंबली लाइन में भविष्य की विफलताओं की भविष्यवाणी करने और उन्हें रोकने के बारे में है, जबकि डिज़ाइन अभी भी डिजिटल है। यह विश्वासघात, यांत्रिक जागरूकता, और आसान जवाब पर भरोसा न करने का साहस चाहता है।