刚性電(diàn)路板的9种成本动因

2021-04-26

刚性電(diàn)路板的9种成本动因

应在PCB的早期生产阶段（包括实际電(diàn)路开发阶段）采取成本控制步骤。请注意刚性電(diàn)路板的工艺步骤和成本动因，因為(wèi)每个工艺都会在工艺时间，使用(yòng)的材料，能(néng)源和废物(wù)处理(lǐ)方面消耗额外的成本。

我们需要牢记生产策略，生产设备和多(duō)种技术来控制刚性電(diàn)路板的成本。我们将根据其对成本的影响来说明PCB的基本功能(néng)，包括PCB生产中涉及的工艺和制造步骤。

刚性電(diàn)路板的关键成本驱动因素

工艺成本会影响最终的PCB价格，一旦设计了PCB，就无法在不重新(xīn)设计電(diàn)路板的情况下降低成本。只有(yǒu)采用(yòng)准确的PCB设计和正确的工程策略，才能(néng)实现最低的成本。如果要优化成本，请遵循IPC-2220，IPC-2226标准。

PCB加工成本考量

成本类别的分(fēn)类：类别I项的分(fēn)配对于实现所需的PCB设计至关重要。II类和III类的分(fēn)配取决于设备的使用(yòng)，因此特定于制造商(shāng)。可(kě)以通过减少第二类和第三类的要求来降低成本。

我们将成本分(fēn)摊要素分(fēn)為(wèi)不同的类别。这种分(fēn)类的目的是减少最终成本。我们不能(néng)忽略类别I中列出的因素，但可(kě)以根据我们的要求和最终应用(yòng)来更改类别II和III中列出的因素。

对于PCB设计人员和工程师来说，优化是首要因素。时间，成本，甚至工作的最优化。Sierra Circuits致力于為(wèi)客户提供高质量的PCB和出色的设计服務(wù)。这包括针对设计师的最佳实践技巧。在设计下一块電(diàn)路板时，您需要注意一些关键的刚性PCB成本驱动因素。

从概念到 PCB的制造和装配，有(yǒu)几个因素会影响電(diàn)路板的价格。通常，机械和/或電(diàn)气工程师确定電(diàn)路板要求，例如尺寸，适用(yòng)的行业标准，机械和電(diàn)气约束以及材料属性。这样做是為(wèi)了确保董事会达到其目标性能(néng)。

一旦工程师完成了有(yǒu)效的机械设计和功能(néng)原理(lǐ)图，PCB设计人员就必须进行CAD布局。布局完成后，PCB制造商(shāng)可(kě)以开始构建電(diàn)路板。不言而喻，设计的复杂性将对電(diàn)路板的最终成本产生最大的影响，但价格也将主要取决于以下成本驱动因素。

PCB尺寸

机械工程师必须确定PCB的尺寸和形状-也称為(wèi)PCB轮廓。初始图纸被发送给设计团队，他(tā)们可(kě)以在可(kě)能(néng)的情况下缩小(xiǎo)電(diàn)路板的轮廓。这是省钱的第一种方法，因為(wèi)较小(xiǎo)的面积可(kě)以降低PCB材料的成本。在这里，您的董事会成本是房地产问题–就像房屋一样，它越大，成本就越高。例如，假设有(yǒu)一块2''x 2''的板子。现在想象一个4''x 4''的板子。表面积已乘以四，因此（材料的）基本价格也将乘以四。

面板越大，成本越高

选择面板选项时，请记住，它就像面板尺寸一样。表面积越大，成本就越高。因此，您甚至还可(kě)以為(wèi)组装后扔到垃圾箱中的废物(wù)部分(fēn)（绿色褪色）付款。如果可(kě)能(néng)，将面板上的板放置在彼此靠近的位置，以减少浪费和成本。

综上所述，在概念设计阶段，您应该考虑的硬成本驱动因素是PCB轮廓，层及其走線(xiàn)/空间和过孔。仔细选择所需的材料类型，并尽量避免浪费。最后，请记住，减少机器时间（用(yòng)于制造和组装）也将降低成本。

阵列注意事项：在使用(yòng)面板以获得最大产量时，这是一个好习惯。让我们通过一些示例来理(lǐ)解它：

示例1：面板尺寸= 18 x 24英寸

阵列大小(xiǎo)= 5.125 x 10.925英寸

阵列部分(fēn)的大小(xiǎo)（每个阵列中有(yǒu)四个部分(fēn)）= 2 x 4.9”

面板产量：总共有(yǒu)6个阵列，即共有(yǒu)24个部分(fēn)。材料利用(yòng)率為(wèi)77.8％。它表示给定面板上材料的良好利用(yòng)。

范例2：

面板尺寸= 18 x 24英寸

阵列大小(xiǎo)= 11.125 x 5.125英寸

阵列部分(fēn)的大小(xiǎo)（每个阵列中有(yǒu)四个部分(fēn)）= 5 x 2”

面板产量：总共有(yǒu)4个阵列，即总共16个部分(fēn)。材料利用(yòng)率為(wèi)52.8％。这表示给定面板上的材料利用(yòng)率不高。与上一个示例中的每个面板24个零件相比，它使成本增加了33％。

层数越多(duō)意味着生产时间越多(duō)，生产步骤越多(duō)，材料越多(duō)

自然地，更多(duō)的层意味着更高的成本。额外的两层将使成本增加约25％。在设计中添加更多(duō)的层时，您会添加更多(duō)的材料（例如预浸料和铜）以及更多(duō)的生产步骤（例如蚀刻，压制和粘结周期等）。一旦生产，就必须检查这些层。检查八层的工作比检查两层的工作多(duō)。

可(kě)以通过使用(yòng)HDI（高密度互连）技术来减少层数。但小(xiǎo)心点; 如果您不是HDI的资深设计师，建议您首先了解HDI的关键方面。您可(kě)以阅读有(yǒu)关HDI成本优势的文(wén)章。

成本随着PCB的复杂性而上升

当我们从传统的PCB制造技术转向复杂的技术时，成本会增加。对更复杂技术的这种倾向来自最终应用(yòng)需求。但是制造商(shāng)应该做出明智的决定，以便可(kě)以最大程度地降低成本。

互连尺寸的缩放：一旦互连尺寸减小(xiǎo)以满足应用(yòng)需求，成本就会增加。

微孔：微孔结构的实施会广泛影响PCB的制造，因為(wèi)它们会直接影响设计中层压周期和钻孔步骤的总数。它发生在子构造中，其中需要考虑微导通的开始和停止层。由于每个子结构都需要额外的层压和钻孔周期，因此最终增加了成本。

铜箔重量

通常，铜越薄，電(diàn)路板的价格就越便宜。内层使用(yòng)较厚的铜会在层压过程中需要更多(duō)的预浸料，以填充由铜制成的區(qū)域之间的间隙。内层的铜超过½盎司，外层的铜超过1盎司会增加PCB的成本。 

使用(yòng)较厚的铜的另一个缺点是，必须在走線(xiàn)之间保持较大的间距，并且在两个相邻层之间还可(kě)能(néng)需要较厚的预浸料。但是，如果使用(yòng)非常薄的铜（小(xiǎo)于1/4盎司），则由于加工非常薄的铜非常昂贵，因此会增加额外的成本。

迹線(xiàn)/空间

迹線(xiàn)/空间越紧，可(kě)靠刻蚀迹線(xiàn)和焊盘的难度就越大。从長(cháng)遠(yuǎn)来看，考虑引線(xiàn)键合或HDI设计是否更具成本效益。Sierra Circuits可(kě)以制造低于3/3的迹線(xiàn)/空间。

钻孔数量越多(duō)，孔越小(xiǎo)，成本越高

较小(xiǎo)的机械孔尺寸更难制造。他(tā)们还需要较小(xiǎo)的钻头，这会花(huā)费更多(duō)。而且，当您要求小(xiǎo)于6密耳的孔时，通常必须对其进行激光钻孔，这会增加成本。

HDI PCB技术使用(yòng)盲孔和埋孔，这极大地增加了電(diàn)路板的成本。它们比通孔更难以钻孔，并且还增加了层压步骤。仅在没有(yǒu)其他(tā)可(kě)用(yòng)选项时才使用(yòng)它们。例如，由于PCB尺寸的限制，在HDI设计中使用(yòng)此类过孔是有(yǒu)意义的。如果您在布線(xiàn)时遇到麻烦，那么比使用(yòng)盲孔或掩埋过孔便宜得多(duō)，在堆叠中再增加两层即可(kě)。

标准钻头尺寸為(wèi)8密耳，而高级钻头尺寸為(wèi)5密耳。而且研发钻头的尺寸可(kě)能(néng)小(xiǎo)于5密耳。请注意，较大的孔尺寸和较厚的PCB（高纵横比）会增加钻孔时间和钻头腐蚀，从而导致更高的成本。

铜钻

钻铜是指从钻孔边缘到图层上最接近的铜特征（垫，倾倒和走線(xiàn)等）的距离。铜钻越小(xiǎo)，PCB制造过程就越昂贵。

受控阻抗

具有(yǒu) 受控的阻抗意味着设计并产生非常特定且均匀的走線(xiàn)宽度和空间。必须选择具有(yǒu)特定介電(diàn)特性的更昂贵的材料，以确保实现目标電(diàn)性能(néng)。必须制造测试试样以确保PCB制造商(shāng)满足标准的15％公差。有(yǒu)时甚至是5％的公差。更多(duō)的工作，更多(duō)的赠券表面积以及更多(duō)的测试推动了電(diàn)路板的价格。

除非绝对必要，否则不要指定受控阻抗。这就是我们将其归為(wèi)重要类别的原因。

刚性電(diàn)路板成本优化的材料选择标准

兼容无铅焊料（热可(kě)靠性）

TG（温度相关的可(kě)靠性）

TCT，CTEz（温度循环可(kě)靠性）

降解温度（热可(kě)靠性）

高导热率（传热）

T260，T288（分(fēn)层时间）

εr（Dk），Df（電(diàn)信号性能(néng)）

耐CAF

机械性能(néng)（跌落试验，刚度等）

减少卤素（环境特征）

材料选择

当我们将频率图提高到特定于应用(yòng)时，PCB材料的选择就变得至关重要。

在PCB设计的早期阶段必须考虑成本控制。智能(néng)设计和声音工程始终是最低成本指标的最佳PCB设计解决方案。 為(wèi)了获得最准确的成本估算，建议考虑现有(yǒu)的设计范围，然后根据估算的技术调整要求。这些估算将提供更多(duō)的相关数据点，以使每项技术决策花(huā)费任何成本，并防止在资源投入设计后的后续过程中出现意外情况。

我们都参与了每种独特PCB的供应链，并且我们拥有(yǒu)的专业知识可(kě)以将您的产品尽快，精心设计地推向市场。