剛性電路板的9種成本動(dòng)因

2021-04-26

剛性電路板的9種成本動(dòng)因

應在PCB的早期生產(chǎn)階段（包括實(shí)際電路開(kāi)發(fā)階段）采取成本控制步驟。請注意剛性電路板的工藝步驟和成本動(dòng)因，因為每個(gè)工藝都會(huì )在工藝時(shí)間，使用的材料，能源和廢物處理方面消耗額外的成本。

我們需要牢記生產(chǎn)策略，生產(chǎn)設備和多種技術(shù)來(lái)控制剛性電路板的成本。我們將根據其對成本的影響來(lái)說(shuō)明PCB的基本功能，包括PCB生產(chǎn)中涉及的工藝和制造步驟。

剛性電路板的關(guān)鍵成本驅動(dòng)因素

工藝成本會(huì )影響最終的PCB價(jià)格，一旦設計了PCB，就無(wú)法在不重新設計電路板的情況下降低成本。只有采用準確的PCB設計和正確的工程策略，才能實(shí)現最低的成本。如果要優(yōu)化成本，請遵循IPC-2220，IPC-2226標準。

PCB加工成本考量

成本類(lèi)別的分類(lèi)：類(lèi)別I項的分配對于實(shí)現所需的PCB設計至關(guān)重要。II類(lèi)和III類(lèi)的分配取決于設備的使用，因此特定于制造商?？梢酝ㄟ^(guò)減少第二類(lèi)和第三類(lèi)的要求來(lái)降低成本。

我們將成本分攤要素分為不同的類(lèi)別。這種分類(lèi)的目的是減少最終成本。我們不能忽略類(lèi)別I中列出的因素，但可以根據我們的要求和最終應用來(lái)更改類(lèi)別II和III中列出的因素。

對于PCB設計人員和工程師來(lái)說(shuō)，優(yōu)化是首要因素。時(shí)間，成本，甚至工作的最優(yōu)化。Sierra Circuits致力于為客戶(hù)提供高質(zhì)量的PCB和出色的設計服務(wù)。這包括針對設計師的最佳實(shí)踐技巧。在設計下一塊電路板時(shí)，您需要注意一些關(guān)鍵的剛性PCB成本驅動(dòng)因素。

從概念到 PCB的制造和裝配，有幾個(gè)因素會(huì )影響電路板的價(jià)格。通常，機械和/或電氣工程師確定電路板要求，例如尺寸，適用的行業(yè)標準，機械和電氣約束以及材料屬性。這樣做是為了確保董事會(huì )達到其目標性能。

一旦工程師完成了有效的機械設計和功能原理圖，PCB設計人員就必須進(jìn)行CAD布局。布局完成后，PCB制造商可以開(kāi)始構建電路板。不言而喻，設計的復雜性將對電路板的最終成本產(chǎn)生最大的影響，但價(jià)格也將主要取決于以下成本驅動(dòng)因素。

PCB尺寸

機械工程師必須確定PCB的尺寸和形狀-也稱(chēng)為PCB輪廓。初始圖紙被發(fā)送給設計團隊，他們可以在可能的情況下縮小電路板的輪廓。這是省錢(qián)的第一種方法，因為較小的面積可以降低PCB材料的成本。在這里，您的董事會(huì )成本是房地產(chǎn)問(wèn)題–就像房屋一樣，它越大，成本就越高。例如，假設有一塊2''x 2''的板子?，F在想象一個(gè)4''x 4''的板子。表面積已乘以四，因此（材料的）基本價(jià)格也將乘以四。

面板越大，成本越高

選擇面板選項時(shí)，請記住，它就像面板尺寸一樣。表面積越大，成本就越高。因此，您甚至還可以為組裝后扔到垃圾箱中的廢物部分（綠色褪色）付款。如果可能，將面板上的板放置在彼此靠近的位置，以減少浪費和成本。

綜上所述，在概念設計階段，您應該考慮的硬成本驅動(dòng)因素是PCB輪廓，層及其走線(xiàn)/空間和過(guò)孔。仔細選擇所需的材料類(lèi)型，并盡量避免浪費。最后，請記住，減少機器時(shí)間（用于制造和組裝）也將降低成本。

陣列注意事項：在使用面板以獲得最大產(chǎn)量時(shí)，這是一個(gè)好習慣。讓我們通過(guò)一些示例來(lái)理解它：

示例1：面板尺寸= 18 x 24英寸

陣列大小= 5.125 x 10.925英寸

陣列部分的大?。總€(gè)陣列中有四個(gè)部分）= 2 x 4.9”

面板產(chǎn)量：總共有6個(gè)陣列，即共有24個(gè)部分。材料利用率為77.8％。它表示給定面板上材料的良好利用。

范例2：

面板尺寸= 18 x 24英寸

陣列大小= 11.125 x 5.125英寸

陣列部分的大?。總€(gè)陣列中有四個(gè)部分）= 5 x 2”

面板產(chǎn)量：總共有4個(gè)陣列，即總共16個(gè)部分。材料利用率為52.8％。這表示給定面板上的材料利用率不高。與上一個(gè)示例中的每個(gè)面板24個(gè)零件相比，它使成本增加了33％。

層數越多意味著(zhù)生產(chǎn)時(shí)間越多，生產(chǎn)步驟越多，材料越多

自然地，更多的層意味著(zhù)更高的成本。額外的兩層將使成本增加約25％。在設計中添加更多的層時(shí)，您會(huì )添加更多的材料（例如預浸料和銅）以及更多的生產(chǎn)步驟（例如蝕刻，壓制和粘結周期等）。一旦生產(chǎn)，就必須檢查這些層。檢查八層的工作比檢查兩層的工作多。

可以通過(guò)使用HDI（高密度互連）技術(shù)來(lái)減少層數。但小心點(diǎn); 如果您不是HDI的資深設計師，建議您首先了解HDI的關(guān)鍵方面。您可以閱讀有關(guān)HDI成本優(yōu)勢的文章。

成本隨著(zhù)PCB的復雜性而上升

當我們從傳統的PCB制造技術(shù)轉向復雜的技術(shù)時(shí)，成本會(huì )增加。對更復雜技術(shù)的這種傾向來(lái)自最終應用需求。但是制造商應該做出明智的決定，以便可以最大程度地降低成本。

互連尺寸的縮放：一旦互連尺寸減小以滿(mǎn)足應用需求，成本就會(huì )增加。

微孔：微孔結構的實(shí)施會(huì )廣泛影響PCB的制造，因為它們會(huì )直接影響設計中層壓周期和鉆孔步驟的總數。它發(fā)生在子構造中，其中需要考慮微導通的開(kāi)始和停止層。由于每個(gè)子結構都需要額外的層壓和鉆孔周期，因此最終增加了成本。

銅箔重量

通常，銅越薄，電路板的價(jià)格就越便宜。內層使用較厚的銅會(huì )在層壓過(guò)程中需要更多的預浸料，以填充由銅制成的區域之間的間隙。內層的銅超過(guò)?盎司，外層的銅超過(guò)1盎司會(huì )增加PCB的成本。 

使用較厚的銅的另一個(gè)缺點(diǎn)是，必須在走線(xiàn)之間保持較大的間距，并且在兩個(gè)相鄰層之間還可能需要較厚的預浸料。但是，如果使用非常薄的銅（小于1/4盎司），則由于加工非常薄的銅非常昂貴，因此會(huì )增加額外的成本。

跡線(xiàn)/空間

跡線(xiàn)/空間越緊，可靠刻蝕跡線(xiàn)和焊盤(pán)的難度就越大。從長(cháng)遠來(lái)看，考慮引線(xiàn)鍵合或HDI設計是否更具成本效益。Sierra Circuits可以制造低于3/3的跡線(xiàn)/空間。

鉆孔數量越多，孔越小，成本越高

較小的機械孔尺寸更難制造。他們還需要較小的鉆頭，這會(huì )花費更多。而且，當您要求小于6密耳的孔時(shí)，通常必須對其進(jìn)行激光鉆孔，這會(huì )增加成本。

HDI PCB技術(shù)使用盲孔和埋孔，這極大地增加了電路板的成本。它們比通孔更難以鉆孔，并且還增加了層壓步驟。僅在沒(méi)有其他可用選項時(shí)才使用它們。例如，由于PCB尺寸的限制，在HDI設計中使用此類(lèi)過(guò)孔是有意義的。如果您在布線(xiàn)時(shí)遇到麻煩，那么比使用盲孔或掩埋過(guò)孔便宜得多，在堆疊中再增加兩層即可。

標準鉆頭尺寸為8密耳，而高級鉆頭尺寸為5密耳。而且研發(fā)鉆頭的尺寸可能小于5密耳。請注意，較大的孔尺寸和較厚的PCB（高縱橫比）會(huì )增加鉆孔時(shí)間和鉆頭腐蝕，從而導致更高的成本。

銅鉆

鉆銅是指從鉆孔邊緣到圖層上最接近的銅特征（墊，傾倒和走線(xiàn)等）的距離。銅鉆越小，PCB制造過(guò)程就越昂貴。

受控阻抗

具有 受控的阻抗意味著(zhù)設計并產(chǎn)生非常特定且均勻的走線(xiàn)寬度和空間。必須選擇具有特定介電特性的更昂貴的材料，以確保實(shí)現目標電性能。必須制造測試試樣以確保PCB制造商滿(mǎn)足標準的15％公差。有時(shí)甚至是5％的公差。更多的工作，更多的贈券表面積以及更多的測試推動(dòng)了電路板的價(jià)格。

除非絕對必要，否則不要指定受控阻抗。這就是我們將其歸為重要類(lèi)別的原因。

剛性電路板成本優(yōu)化的材料選擇標準

兼容無(wú)鉛焊料（熱可靠性）

TG（溫度相關(guān)的可靠性）

TCT，CTEz（溫度循環(huán)可靠性）

降解溫度（熱可靠性）

高導熱率（傳熱）

T260，T288（分層時(shí)間）

εr（Dk），Df（電信號性能）

耐CAF

機械性能（跌落試驗，剛度等）

減少鹵素（環(huán)境特征）

材料選擇

當我們將頻率圖提高到特定于應用時(shí)，PCB材料的選擇就變得至關(guān)重要。

在PCB設計的早期階段必須考慮成本控制。智能設計和聲音工程始終是最低成本指標的最佳PCB設計解決方案。 為了獲得最準確的成本估算，建議考慮現有的設計范圍，然后根據估算的技術(shù)調整要求。這些估算將提供更多的相關(guān)數據點(diǎn)，以使每項技術(shù)決策花費任何成本，并防止在資源投入設計后的后續過(guò)程中出現意外情況。

我們都參與了每種獨特PCB的供應鏈，并且我們擁有的專(zhuān)業(yè)知識可以將您的產(chǎn)品盡快，精心設計地推向市場(chǎng)。