剛性電路板的9個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因素

應(yīng)在早期 PCB生產(chǎn)階段采取成本控制措施，包括實(shí)際電路開發(fā)階段。請(qǐng)注意剛性電路板的工藝步驟和成本驅(qū)動(dòng)因素，因?yàn)槊總€(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(shè)備和多種技術(shù)來控制剛性電路板成本。在這篇博文中，我們想指出 PCB 的基本特性，包括PCB生產(chǎn)中涉及的工藝和制造步驟，具體取決于它們對(duì)成本的影響。

剛性電路板的主要成本驅(qū)動(dòng)因素

工藝成本影響最終的PCB價(jià)格，一旦PCB設(shè)計(jì)完成，不重新設(shè)計(jì)電路板就無法降低成本。只有采用準(zhǔn)確的PCB設(shè)計(jì)和正確的工程策略才能實(shí)現(xiàn)盡可能低的成本。如果要優(yōu)化成本，請(qǐng)遵循 IPC-2220、IPC-2226 標(biāo)準(zhǔn)。

PCB加工成本考慮

成本類別的分類：I 類項(xiàng)目的分配對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需的PCB設(shè)計(jì)至關(guān)重要。II 類和 III 類的分配取決于設(shè)備使用情況，因此特定于制造商。可以通過減少類別 II 和 III 的要求來降低成本。

我們將成本貢獻(xiàn)要素分為不同的類別。這種分類的動(dòng)機(jī)是為了降低最終成本。我們不能忽視 I 類中列出的因素，但我們可以根據(jù)我們的要求和最終應(yīng)用更改 II 和 III 中列出的因素。

對(duì)于 PCB設(shè)計(jì)師和工程師來說，優(yōu)化是首要因素。優(yōu)化時(shí)間、成本甚至工作量。Sierra Circuits努力為客戶提供高品質(zhì)的PCB和優(yōu)秀的設(shè)計(jì)服務(wù)。這包括設(shè)計(jì)人員的最佳實(shí)踐技巧。在設(shè)計(jì)下一個(gè)電路板時(shí)，您需要注意一些關(guān)鍵的剛性PCB成本驅(qū)動(dòng)因素。

從概念到 PCB制造和組裝，有幾個(gè)因素會(huì)影響您的電路板價(jià)格。通常，機(jī)械和/或電氣工程師會(huì)確定電路板要求，例如尺寸、適用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械和電氣限制以及材料特性。這樣做是為了確保董事會(huì)達(dá)到其目標(biāo)績(jī)效。

一旦工程師有了可行的機(jī)械設(shè)計(jì)和功能原理圖，PCB設(shè)計(jì)人員就必須進(jìn)行 CAD 布局。布局完成后，PCB制造商就可以開始構(gòu)建電路板了。毋庸置疑，設(shè)計(jì)的復(fù)雜性將對(duì)電路板的最終成本產(chǎn)生最顯著的影響，但價(jià)格也將主要取決于以下成本驅(qū)動(dòng)因素。

PCB的尺寸

機(jī)械工程師必須確定 PCB的尺寸和形狀——也稱為 PCB輪廓。初始圖紙發(fā)送給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，如果可能，他們可以減少電路板輪廓。這是第一種省錢的方法，因?yàn)檩^小的面積可以降低PCB 材料成本。在這里，您的董事會(huì)的成本是一個(gè)房地產(chǎn)問題——就像一個(gè)家一樣，越大，成本就越高。例如，想象一個(gè) 2‘’ x 2‘’ 的板?，F(xiàn)在想象一個(gè) 4‘’ x 4‘’ 的板。表面積乘以四，因此（材料的）基本價(jià)格也將乘以四。

更小的面積意味著PCB材料成本的降低。

面板越大，成本越高

當(dāng)您選擇面板選項(xiàng)時(shí)，請(qǐng)記住它就像電路板尺寸一樣。表面積越大，你的成本就越高。因此，您甚至可以為組裝后扔進(jìn)垃圾箱的廢物部分（褪色的綠色）付費(fèi)。如果可能，將電路板放在面板上彼此更靠近，以減少浪費(fèi)和成本。

合適的面板尺寸有助于材料利用率，從而降低成本。

總而言之，在概念階段您應(yīng)該考慮的硬成本驅(qū)動(dòng)因素是PCB輪廓、層以及它們的走線/空間和過孔。仔細(xì)選擇您需要的材料類型，并盡量避免浪費(fèi)。最后，請(qǐng)記住，減少機(jī)器時(shí)間（用于制造和組裝）也將降低成本。

陣列注意事項(xiàng)：在使用面板以獲得最大產(chǎn)量時(shí)，這是一個(gè)很好的做法。讓我們通過一些例子來理解它：

示例 1：面板尺寸 = 18 x 24”

陣列大小 = 5.125 x 10.925”

數(shù)組部分的大?。總€(gè)數(shù)組中有四個(gè)部分）= 2 x 4.9”

Panel yield：總共有6個(gè)array，即總共24個(gè)parts。材料利用率為77.8%。它表示給定面板上的材料得到了很好的利用。

最大產(chǎn)量的陣列注意事項(xiàng)。

示例 2：

面板尺寸 = 18 x 24”

陣列大小 = 11.125 x 5.125”

數(shù)組部分的大?。總€(gè)數(shù)組中有四個(gè)部分）= 5 x 2”

Panel yield：總共有4個(gè)array，即總共16個(gè)parts。材料利用率為52.8%。它表示給定面板上的材料利用率低。與前一個(gè)示例中每個(gè)面板的 24 個(gè)部件相比，它增加了 33% 的成本。

更多層意味著更多的生產(chǎn)時(shí)間、更多的生產(chǎn)步驟和更多的材料

自然，更多的層意味著更高的成本。額外的兩層將增加約 25% 的成本。當(dāng)您在設(shè)計(jì)中添加更多層時(shí)，您會(huì)添加更多材料（如預(yù)浸料和銅）以及更多生產(chǎn)步驟（如蝕刻、壓制和粘合周期等）。一旦生產(chǎn)完成，就必須檢查這些層。檢查八層比只檢查兩層需要更多的工作。

使用 HDI（高密度互連）技術(shù)可以減少層數(shù)。不過要小心; 如果您不是HDI經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師，建議先了解HDI的關(guān)鍵方面。您可以閱讀我們關(guān)于HDI 成本優(yōu)勢(shì)的文章。

成本隨著 PCB的復(fù)雜性而上升

當(dāng)我們從傳統(tǒng)的 PCB 制造技術(shù)轉(zhuǎn)向復(fù)雜的制造技術(shù)時(shí)，成本會(huì)增加。這種對(duì)更復(fù)雜技術(shù)的傾向是由于最終應(yīng)用要求。但是制造商應(yīng)該明智地做出決定，以便將成本降至最低。

互連尺寸縮放：一旦互連尺寸減小以滿足應(yīng)用需求，成本就會(huì)增加。

微孔：微孔結(jié)構(gòu)的實(shí)施會(huì)廣泛影響 PCB制造，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懺O(shè)計(jì)中的層壓循環(huán)和鉆孔步驟的總數(shù)。它發(fā)生在需要考慮微孔起始層和終止層的子結(jié)構(gòu)中。它最終會(huì)增加成本，因?yàn)槊總€(gè)子結(jié)構(gòu)都需要額外的疊片和鉆孔周期。

銅箔重量

PCB上更多的銅會(huì)導(dǎo)致更高的成本。

一般來說，銅越薄，電路板越便宜。在層壓過程中，在內(nèi)層上使用厚銅需要更多的預(yù)浸料來填充由銅組成的區(qū)域之間的間隙。內(nèi)層超過 ?oz 的銅和外層超過 1oz 的銅會(huì)增加 PCB 成本。

使用較厚銅的另一個(gè)缺點(diǎn)是，您必須在走線之間保持足夠的空間，并且您可能還需要在兩個(gè)相鄰層之間使用較厚的預(yù)浸材料。但是，如果您使用非常薄的銅（小于 ? 盎司），則會(huì)增加額外的成本，因?yàn)樘幚矸浅１〉你~很昂貴。

軌跡/空間

走線/空間設(shè)計(jì)也會(huì)增加成本。

走線/空間越緊，可靠地蝕刻走線和焊盤就越困難?？紤]從長遠(yuǎn)來看，引線鍵合或 HDI 設(shè)計(jì)是否更具成本效益。Sierra Circuits 可以制造低于 3/3 的跡線/空間。

鉆孔數(shù)量越多，孔越小，成本越高

較小的機(jī)械孔尺寸更難以制造。

較小的機(jī)械孔尺寸更難以制造。它們還需要更小的鉆頭，但成本更高。當(dāng)您要求小于 6 密耳的孔時(shí)，通常必須進(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，這會(huì)大大增加電路板的成本。它們比通孔更難鉆孔，并且還增加了層壓步驟。僅當(dāng)您沒有任何其他可用選項(xiàng)時(shí)才使用它們。例如，由于 PCB尺寸限制，在 HDI 設(shè)計(jì)中使用這些類型的過孔是有意義的。如果您遇到布線問題，那么在堆疊中再添加兩層將比使用盲孔或埋孔便宜。

標(biāo)準(zhǔn)鉆頭尺寸為 8 密耳，而高級(jí)鉆頭尺寸為 5 密耳。并且研發(fā)鉆頭尺寸可以小于5密耳。請(qǐng)注意，較小的孔尺寸和較厚的 PCB（高縱橫比）會(huì)增加鉆孔時(shí)間和鉆孔腐蝕，從而導(dǎo)致更高的成本。

鉆孔到銅是從鉆孔邊緣到層上最近的銅特征（焊盤、澆注和走線等）的距離。對(duì)銅的鉆孔越小，PCB制造工藝就越昂貴。

可控阻抗

具有 受控阻抗意味著設(shè)計(jì)和生產(chǎn)非常具體且均勻的走線寬度和空間。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(xiàn)目標(biāo)電氣性能。必須制作測(cè)試試樣以確保 PCB制造商滿足標(biāo)準(zhǔn)的 15% 容差。有時(shí)，它甚至是 5% 的容忍度。更多的工作、更多的優(yōu)惠券表面積和更多的測(cè)試推高了電路板的價(jià)格。

除非絕對(duì)必要，否則不要指定受控阻抗。這就是我們將其歸入重要類別的原因。

剛性電路板成本優(yōu)化的材料選擇標(biāo)準(zhǔn)

兼容無鉛焊料（熱可靠性）

TG（溫度相關(guān)可靠性）

TCT、CTEz（溫度循環(huán)可靠性）

退化溫度（熱可靠性）

高導(dǎo)熱性（傳熱）

T260、T288（分層時(shí)間）

εr （Dk）、Df（電信號(hào)性能）

耐CAF

機(jī)械性能（跌落試驗(yàn)、剛度等）

減少鹵素（環(huán)保特性）

材料的選擇

當(dāng)我們?cè)陬l率圖中移到更高的位置以針對(duì)特定應(yīng)用時(shí)，PCB材料的選擇就變得至關(guān)重要。

PCB設(shè)計(jì)初期必須考慮成本控制。智能設(shè)計(jì)和聲音工程始終是成本指數(shù)最低的最佳 PCB設(shè)計(jì)解決方案。 為了獲得最準(zhǔn)確的成本估算，建議考慮現(xiàn)有的設(shè)計(jì)范圍，然后根據(jù)估算的技術(shù)調(diào)整要求。這些估計(jì)將提供更多的相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以制定每項(xiàng)技術(shù)決策的任何成本，并防止在將資源投入設(shè)計(jì)后的過程中出現(xiàn)意外。