Hoe Technologiekeuzes PCB-Kosten Beïnvloeden: Een Complete Gids

Spring naar: Factoren die PCB-kosten beïnvloeden | Materiaalkiezen | PCB Grootte | Aantal Lagen | Afwerking (ENIG, HASL, etc.) | Gaategrootte | Minimale Spoor en Ruimte | Dikte en Aspect Ratio | Aangepaste of Unieke Specificaties | PCB's van Verschillende Ontwerpen

PCB-technologieën omvatten hoge niveaus van complexiteit. Afhankelijk van het ontwerp van een printplaat, kan de productie meer of minder kostbaar zijn dan de gemiddelde PCB. Als een PCB bedoeld is voor een alledaags conventioneel item, zou de kosten om de printplaat te fabriceren aanzienlijk lager moeten zijn dan de prijs van een printplaat ontworpen voor high-tech machines.

Factoren Die PCB-Kosten Beïnvloeden

De drie factoren die de PCB-fabricagekosten het meest beïnvloeden, zijn het type materiaal, de grootte van de printplaat en het aantal lagen. Andere factoren die de prijs ook kunnen beïnvloeden, zijn de afwerking en de grootte van de gaten, waaronder deze acht.

1. Materiaalkiezen

De materialen die in een printplaat gebruikt worden, zullen onvermijdelijk de kosten beïnvloeden. Standaard PCB's worden gelamineerd met FR4-materiaal, maar dit zal niet volstaan voor printplaten geproduceerd voor high-intensity toepassingen, zoals die gebruikelijk in de luchtvaart- en brandstofindustrie.

Factoren die de materiaalselectie kunnen beïnvloeden zijn:

• Thermische Betrouwbaarheid: Is de printplaat in staat om te presteren onder het bereik van temperaturen dat verwacht wordt voor de taken? Bepaalde printplaten vereisen materialen met een hogere thermische waardering dan standaard printplaten.
• Temperatuurbetrouwbaarheid: Kan het materiaal een verwacht bereik van atmosfeercondities in een gecontroleerde omgeving weerstaan zonder oververhitting? PCB's bedoeld voor high-temperatuur werkoperaties vereisen materialen die deze tests halen.
• Warmteoverdracht: Kan de printplaat high-intensity belasting weerstaan zonder onnodige warmte over te dragen aan bevestigde en aangrenzende componenten? Het juiste materiaal moet deze test voor de toepassingen halen.
• Signaalprestaties: Zal het materiaal ononderbroken elektrische signalen door elke werkcyclus van een gegeven machine faciliteren? Zal het signaal een noodzakelijk bereik van temperaturen en andere omgevingsfactoren weerstaan? Deze zorgen zijn integraal voor de prestaties van een PCB.
• Mechanische Eigenschappen: Heeft het materiaal voldoende fysieke samenstelling om een plausibel bereik van fysieke stressen weer te staan? Kan de printplaat in een krappe sleuf geperst worden zonder te barsten? Kan het enkele meters vallen zonder te breken? Elke ideaal te verkopen PCB moet valtests en andere prestatiecriteria halen.

Als vuistregel gelden: operaties die hogere frequenties omvatten, vereisen materialen van een hogere graad dan standaard FR4. Als zodanig kunnen de materialen die in een microgolf PCB gebruikt worden, 10 keer duurder zijn dan de materialen voor de printplaat in een rekenmachine of ander handheld apparaat.

2. PCB Grootte

De grootte van een PCB en de paneelbenutting zijn twee van de meest cruciale factoren die de prijs bepalen. De grootte van een printplaat wordt over het algemeen bepaald door het aantal circuits dat vereist is voor het corresponderende apparaat.

Een PCB in iets zo klein als een digitale horloge zal minder componenten vereisen en uiteindelijk minder kostbaar zijn om te produceren dan een computer of laptop PCB. Evenzo zal de PCB in een groot industriemachine groter zijn dan de printplaten in de meeste huishoudelijke elektronica.

In PCB-fabricage zijn de volgende afmetingen onder de meest voorkomende:

• 18 X 24″ (457 x 610mm)
• 18 X 21″ (457 x 533mm)
• 21 X 24″ (533 x 610mm)

De hoeveelheid ruimte die componenten op een printplaat innemen, zal ook de prijs beïnvloeden. Toegegeven, sommige printplaten zijn ontworpen met minder rekening met efficiëntie en productiekosten.

Bijvoorbeeld, een 18 x 24 PCB die drie kolommen en twee lange rijen paneelbenutting bevat, zou een efficiënt gebruik van printplaatruimte zijn omdat actieve componenten de meerderheid van het totale paneel consumeren. Aan de andere kant, een 18 x 24 PCB met één kolom en drie rijen zou minder efficiënt zijn omdat de marges breder zijn, maar nog steeds kostbaar door het materiaal.

Uiteindelijk zullen de afmetingen van je PCB-ontwerp een van de hoofdbepalende factoren van de totale prijs zijn. Zelfs als je een kleine PCB in hoog volume produceert, kan de totale kosten minder zijn dan die van een laag-volume, grote PCB.

3. Aantal Lagen

Een andere bepalende factor van de printplaatprijs is het aantal lagen. Vanwege duidelijke redenen kosten PCB's met drie of meer lagen meer om te produceren dan printplaten die slechts uit twee lagen bestaan. Het prijsverschil wordt beïnvloed door de typen materiaal gebruikt en de grootte van de printplaat zelf. Over het algemeen vereisen dikke printplaten met veel lagen aanzienlijk meer werk om te fabriceren.

Over het algemeen kunnen prijsstijgingen op basis van laag-voor-laag als volgt worden opgesplitst:

• 1L naar 2L: 35 – 40%
• 2L naar 4L: 35 – 40%
• 4L naar 6L: 30 – 40%
• 6L naar 8L: 30 – 35%
• 8L naar 10L: 20 – 30%
• 10L naar 12L: 20 – 30%

Sommige van de meest significante stijgingen in fabricagekosten treden op zodra een tweede laag aan een printplaat wordt toegevoegd. Vanaf daar zal een extra twee lagen de kosten met ten minste een derde van de vorige prijs doen stijgen. De prijsstijgingen zijn doorgaans minder steil zodra een ontwerp de acht-lagen drempel passeert.

Met elke laag die aan een PCB wordt toegevoegd, zijn meer productiestappen betrokken in het laminatieproces. Dit vereist meer tijd en een grotere voorraad aan materiaal. De stappen die betrokken zijn bij multi-laag printplaatconstructie vergroten ook de kans op productiefouten. Om de mogelijke kosten van fouten te compenseren, zullen PCB-fabrikanten dit vaak in offertes voor multi-laag productie meerekenen.

Afhankelijk van het materiaal dat in een printplaatontwerp gebruikt wordt, heb je misschien meer lagen nodig om een stevige samenstelling te garanderen. Als een PCB verwacht wordt een hoge hoeveelheid stress te doorstaan en nog steeds een zekere mate van flexibiliteit te hebben, zullen deze factoren grotendeels het aantal lagen bepalen, evenals het materiaal.

4. Afwerking (ENIG, HASL, etc.)

Een kleinere factor om te overwegen bij PCB-productie betreft de kosten geassocieerd met een gegeven afwerking. Sommige afwerkingen claimen hogere graden en bieden langere houdbaarheid, wat toevoegt aan de totale productiekosten. Een van de meer voorkomende en laagkostige oppervlaktebehandelingen is HASL, die goede soldeerbaarheid biedt maar op andere tellen ongunstig beoordeeld wordt. ENIG, ter vergelijking, scoort gunstig in de meeste categorieën maar beheerst slechts een lichte prijsverschil.

Elk van de oppervlaktebehandelingopties biedt unieke kenmerken:

• HASL: Soldeerbaarheid
• LFHASL: Soldeerbaarheid
• OSP: Soldeerbaarheid
• IMM Ag: Soldeerbaarheid, Al draad bondbaar
• IMM Sn: Soldeerbaarheid
• ENIG: Soldeerbaarheid, Al draad bondbaar, contactoppervlak
• ENEPIG: Soldeerbaarheid, Al draad bondbaar, contactoppervlak
• Elec Au: Soldeerbaarheid, Al/Au draad bondbaar, contactoppervlak

Het aantal lagen kan ook bepalen of de afwerking de prijs van PCB-productie in significante mate beïnvloedt.

5. Gaategrootte

Een van de belangrijke, zo niet cruciale, factoren die de kosten van een PCB-productie kunnen beïnvloeden, is de grootte van de gaten in een printplaat. De kosten geassocieerd met gaten kunnen ook worden bepaald door het aantal gaten dat vereist is voor de printplaat, evenals het type materiaal en de dikte van de lagen die geboord worden. Over het algemeen vereisen meer gaten meer werk, vooral als de gaten in kwestie lastig te boren zijn vanwege kleinheid en printplaatdikte.

De grootte van de gaten in een printplaatontwerp is de meest cruciale prijsbepalende factor in dit gebied. Als de gaten superdun zijn, zullen ze speciale tools vereisen om te produceren. Bijvoorbeeld, een gat met de diameter van een haarstreng zal lastiger te maken zijn dan een gat dat gelijk is aan de diameter van een typisch schroefgat. Zulke gaten vereisen meer werk en een gespecialiseerde vaardigheidenset.

Of de gaten nu standaardgrootte of microscopisch zijn, de prijs van de printplaatproductie kan ook worden beïnvloed door het aantal gaten in een gegeven ontwerp. Als een printplaat tientallen gaten bevat, zal deze functie aan de prijs worden toegevoegd vanwege het extra werk.

Aanvullende gat-gerelateerde factoren die de prijs van een PCB-productie kunnen beïnvloeden, zijn de dikte van het materiaal en het aantal lagen in het printplaatontwerp. Als een printplaat uit 10 of meer lagen bestaat, zal gatboren een meer tijdrovende taak zijn vanwege de dikte. Als het materiaal supersterk en moeilijk te boren is, zal dit ook de prijs beïnvloeden.

6. Minimale Spoor en Ruimte

Voor een stroom om over een PCB te overdragen zonder de dreiging van oververhitting en schade aan de printplaat, moet er voldoende spoorbredte in het printplaatontwerp zijn. Op printplaten van alle maten bestaat een eenvoudige correlatie tussen de spoorbredte en de draagcapaciteit. Een sectie van de eerste zal de laatste bepalen. Bovendien correleren spoordwarsdoorsneden met de dikte van het koper.

Het moet worden opgemerkt dat de spoordraagcapaciteit niet noodzakelijk correspondeert met de dwarsdoorsnede ruimte. In feite kan de hoeveelheid stroom die een spoor maximaal kan dragen, niet gemakkelijk worden berekend, ongeacht de spoorbredte of temperatuurstijging. De draagcapaciteit van een stroom kan ook worden beïnvloed door pads, via's en andere printplaat-elementen.

Op een printplaat met talloze pads, kun je een spoor van uitzonderlijke capaciteit tegenkomen. Als dit niet in rekening wordt gebracht tijdens het solderproces, kan een excessieve dwarsdoorsnede Fläche gecreëerd worden, en zijn transeiente pieken geneigd om te ontstaan.

Om deze situaties te vermijden, zullen printplaatfabrikanten de spoorbredte vergroten, indien mogelijk. Alternatief kunnen ze extra soldeermasker toevoegen aan de sporen die anders brandgevoelig zouden zijn. Deze stappen kunnen de prijs van een PCB-productie verhogen.

7. De Dikte van de PCB en Aspect Ratio

Tot onlangs speelde de dikte van een PCB slechts een kleine rol in de totale kosten, hoewel dat allemaal in de komende jaren kan veranderen. Dikkere materialen kunnen duurder zijn om te verkrijgen, te lamineren en te vormen tot een printplaat, vooral als het ontwerp zelf hoog complex is.

Dunner materiaal zal een lijn van PCB's over het algemeen in een iets lagere kostenklasse plaatsen omdat minder materiaal vereist is voor de productie. De kosten van een printplaat met betrekking tot dikte kunnen ook worden beïnvloed door het type materiaal dat in een gegeven productie gebruikt wordt.

De standaarddikte voor een PCB is 1,6mm (0,063″). In recentere tijden zijn dikke printplaten duurder geworden, hoewel er nooit een industriestandard tarief is vastgesteld. Over het algemeen hangt het af van de fabrikant of een dunne printplaat van 0,8 mm minder of gelijk zal kosten aan een printplaat van standaarddikte.

De prijs van een dikke printplaat kan aanzienlijk hoger zijn als het ook een grotere aspect ratio heeft. Als de printplaat uit meerdere lagen bestaat voor zijn dikte en brede afmetingen heeft, zal de printplaat meer materiaal vereisen en meer werk omvatten in de constructie. Daarom is het misschien niet de dikte van de printplaat die de kosten zozeer beïnvloedt als de afmetingen of het aantal lagen die bijdragen aan de dikte.

8. Aangepaste of Unieke Specificaties

PCB-fabricagekosten kunnen ook worden beïnvloed door de unieke ontwerpelementen in een gegeven productie. Als je bij een PCB-fabrikant komt met aangepaste specificaties, kan dit de kosten van de productie verhogen, zelfs als de printplaat zelf klein is en uit slechts één of twee lagen bestaat. De echte bepalende factor in dit opzicht zal zijn of de kenmerken in kwestie speciale tools of vaardigheden vereisen om te bereiken. Voorbeelden van aangepaste specificaties kunnen zijn:

• Gecontourde Randen: PCB's met afgeronde randen kunnen duurder zijn om te produceren, met name die z-assen routing vereisen.
• Zijkant Plating: Sommige PCB-ontwerpen specificeren metaal randen voor verhoogde EMC-kracht.
• Soldeermasker Ruimte: Als extra ruimte en dikte nodig zijn van het soldeermasker, zal dit de kosten verhogen.

Speciale functies vereisen gespecialiseerde vaardigheidensets. Als je ontwerp details omvat die moeilijk te produceren zijn en niet het type details zijn die PCB-fabrikanten regelmatig assembleren, kan dit het aantal mensen beperken dat aan de productie kan werken. Dit kan op zijn beurt leiden tot een meer tijdrovende productie. Als de totale productie extra uren kost om te voltooien, zullen je printplaten aan het eind duurder zijn.

Speciale tools zijn vaak vereist voor unieke printplaatontwerpen. Als de printplaat talloze gaten in een ongewone maat vereist die niet overeenkomt met een van de standaarddiameters, moet het bedrijf dat je bestelling afhandelt wellicht het benodigde instrument aan schaffen en je de kosten in rekening brengen. Alternatief kun je gevraagd worden de tools te leveren die vereist zijn voor een speciaal ontwerpverzoek. Dit zijn afspraken die van tevoren vastgelegd moeten worden in elk contract met een PCB-fabrikant.

Om uitzonderlijk hoge kosten te vermijden die voortvloeien uit unieke PCB-ontwerpverzoeken, bereken de potentiële prijs van je ontwerp vóór productie. Bepaal de aangepaste specificaties van het ontwerp en de stappen die vereist zijn om het tot vrucht te brengen. Zorg ervoor dat deze details begrepen worden door de PCB-fabrikant om kostbare trial-and-error te vermijden.

PCB's van Verschillende Ontwerpen Van Millennium Circuits Limited

PCB-materiaaleigenschappen kunnen de assemblagekosten aanzienlijk beïnvloeden, net als de grootte van de printplaat en het aantal betrokken lagen. Om kosten op een redelijk niveau te houden, is het altijd het beste om van tevoren een PCB-materialenvergelijking te maken om te zien wat het beste werkt voor je ontwerp.

Bij Millennium Circuits werken we met elke klant om ervoor te zorgen dat ze de printplaten krijgen die ze nodig hebben, op de manier die ze nodig hebben. Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte voor je specificaties.