刚性电路板的9种成本动因

2021-04-26

刚性电路板的9种成本动因

应在PCB的早期生产阶段（包括实际电路开发阶段）采取成本控制步骤。请注意刚性电路板的工艺步骤和成本动因，因为每个工艺都会在工艺时间，使用的材料，能源和废物处理方面消耗额外的成本。

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

刚性电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，就无法在不重新设计电路板的情况下降低成本。只有采用准确的PCB设计和正确的工程策略，才能实现最低的成本。如果要优化成本，请遵循IPC-2220，IPC-2226标准。

PCB加工成本考量

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

我们将成本分摊要素分为不同的类别。这种分类的目的是减少最终成本。我们不能忽略类别I中列出的因素，但可以根据我们的要求和最终应用来更改类别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致力于为客户提供高质量的PCB和出色的设计服务。这包括针对设计师的最佳实践技巧。在设计下一块电路板时，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，有几个因素会影响电路板的价格。通常，机械和/或电气工程师确定电路板要求，例如尺寸，适用的行业标准，机械和电气约束以及材料属性。这样做是为了确保董事会达到其目标性能。

一旦工程师完成了有效的机械设计和功能原理图，PCB设计人员就必须进行CAD布局。布局完成后，PCB制造商可以开始构建电路板。不言而喻，设计的复杂性将对电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-也称为PCB轮廓。初始图纸被发送给设计团队，他们可以在可能的情况下缩小电路板的轮廓。这是省钱的第一种方法，因为较小的面积可以降低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，您甚至还可以为组装后扔到垃圾箱中的废物部分（绿色褪色）付款。如果可能，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，层及其走线/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（用于制造和组装）也将降低成本。

阵列注意事项：在使用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解它：

示例1：面板尺寸= 18 x 24英寸

阵列大小= 5.125 x 10.925英寸

阵列部分的大小（每个阵列中有四个部分）= 2 x 4.9”

面板产量：总共有6个阵列，即共有24个部分。材料利用率为77.8％。它表示给定面板上材料的良好利用。

范例2：

面板尺寸= 18 x 24英寸

阵列大小= 11.125 x 5.125英寸

阵列部分的大小（每个阵列中有四个部分）= 5 x 2”

面板产量：总共有4个阵列，即总共16个部分。材料利用率为52.8％。这表示给定面板上的材料利用率不高。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％。

层数越多意味着生产时间越多，生产步骤越多，材料越多

自然地，更多的层意味着更高的成本。额外的两层将使成本增加约25％。在设计中添加更多的层时，您会添加更多的材料（例如预浸料和铜）以及更多的生产步骤（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。

可以通过使用HDI（高密度互连）技术来减少层数。但小心点; 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。您可以阅读有关HDI成本优势的文章。

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需求。但是制造商应该做出明智的决定，以便可以最大程度地降低成本。

互连尺寸的缩放：一旦互连尺寸减小以满足应用需求，成本就会增加。

微孔：微孔结构的实施会广泛影响PCB的制造，因为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，电路板的价格就越便宜。内层使用较厚的铜会在层压过程中需要更多的预浸料，以填充由铜制成的区域之间的间隙。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。 

使用较厚的铜的另一个缺点是，必须在走线之间保持较大的间距，并且在两个相邻层之间还可能需要较厚的预浸料。但是，如果使用非常薄的铜（小于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。

迹线/空间

迹线/空间越紧，可靠刻蚀迹线和焊盘的难度就越大。从长远来看，考虑引线键合或HDI设计是否更具成本效益。Sierra Circuits可以制造低于3/3的迹线/空间。

钻孔数量越多，孔越小，成本越高

较小的机械孔尺寸更难制造。他们还需要较小的钻头，这会花费更多。而且，当您要求小于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技术使用盲孔和埋孔，这极大地增加了电路板的成本。它们比通孔更难以钻孔，并且还增加了层压步骤。仅在没有其他可用选项时才使用它们。例如，由于PCB尺寸的限制，在HDI设计中使用此类过孔是有意义的。如果您在布线时遇到麻烦，那么比使用盲孔或掩埋过孔便宜得多，在堆叠中再增加两层即可。

标准钻头尺寸为8密耳，而高级钻头尺寸为5密耳。而且研发钻头的尺寸可能小于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，倾倒和走线等）的距离。铜钻越小，PCB制造过程就越昂贵。

受控阻抗

具有 受控的阻抗意味着设计并产生非常特定且均匀的走线宽度和空间。必须选择具有特定介电特性的更昂贵的材料，以确保实现目标电性能。必须制造测试试样以确保PCB制造商满足标准的15％公差。有时甚至是5％的公差。更多的工作，更多的赠券表面积以及更多的测试推动了电路板的价格。

除非绝对必要，否则不要指定受控阻抗。这就是我们将其归为重要类别的原因。

刚性电路板成本优化的材料选择标准

兼容无铅焊料（热可靠性）

TG（温度相关的可靠性）

TCT，CTEz（温度循环可靠性）

降解温度（热可靠性）

高导热率（传热）

T260，T288（分层时间）

εr（Dk），Df（电信号性能）

耐CAF

机械性能（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。 为了获得最准确的成本估算，建议考虑现有的设计范围，然后根据估算的技术调整要求。这些估算将提供更多的相关数据点，以使每项技术决策花费任何成本，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，并且我们拥有的专业知识可以将您的产品尽快，精心设计地推向市场。