Hoe verschillende technologieën de PCB-kosten beïnvloeden?

Spring naar: Factoren die van invloed zijn op PCB-kosten | Materiaalkeuze | PCB-grootte | Aantal lagen | Afwerking (ENIG, HASL, enz.) | Grootte van het gat | Minimaal spoor en ruimte | De dikte en beeldverhouding | Aangepaste of unieke specificaties | PCB met verschillende ontwerpen

PCB-technologieën brengen een hoge mate van complexiteit met zich mee. Afhankelijk van het ontwerp van een printplaat, kan de productie ervan duurder of goedkoper zijn dan de gemiddelde PCB. Als een PCB bedoeld is voor een alledaags conventioneel item, moeten de kosten om het bord zelf te vervaardigen aanzienlijk lager zijn dan de prijs van een bord dat is ontworpen voor hightech-machines.

Factoren die van invloed zijn op PCB-kosten

De drie factoren die de meeste invloed hebben op de uitsplitsing van de productiekosten van PCB's zijn het type materiaal, de grootte van het bord en het aantal lagen. Andere factoren die ook van invloed kunnen zijn op de prijs zijn de afwerking en de grootte van de gaten, inclusief deze acht.

1. Materiaalkeuze

De materialen die in een printplaat worden gebruikt, hebben altijd invloed op de kosten. Standaard PCB's zijn gelamineerd met FR4-materiaal, maar dit is niet voldoende voor boards die zijn vervaardigd voor intensief gebruik, zoals gebruikelijk in de lucht- en ruimtevaart- en brandstofindustrie.

De factoren die van invloed kunnen zijn op de materiaalkeuze zijn:

• Thermische betrouwbaarheid : Zal het bord in staat zijn om te presteren onder het temperatuurbereik dat voor de betreffende taken wordt verwacht? Bepaalde platen vereisen materialen met een hogere thermische classificatie dan standaardplaten.
• Temperatuurbetrouwbaarheid : Kan het materiaal een verwachte reeks atmosferische omstandigheden binnen een gecontroleerde omgeving weerstaan ​​zonder oververhitting? PCB's die bedoeld zijn voor bewerkingen bij hoge temperaturen, vereisen materialen die deze tests doorstaan.
• Warmteoverdracht: Is het bord bestand tegen belastingen met hoge intensiteit zonder onnodige niveaus van warmte over te brengen naar bevestigde en aangrenzende componenten? Het juiste materiaal moet deze test doorstaan ​​voor het betreffende gebruik.
• Signaalprestaties: Zal het materiaal ononderbroken elektrische signalen mogelijk maken tijdens elke bedrijfscyclus van een bepaalde machine? Is het signaal bestand tegen een noodzakelijk temperatuurbereik en andere omgevingsfactoren? Deze zorgen zijn een integraal onderdeel van de prestaties van een PCB.
• Mechanische eigenschappen: Heeft het materiaal voldoende fysieke samenstelling om een ​​plausibele reeks fysieke belastingen te weerstaan? Kan het bord in een strakke gleuf worden gedrukt zonder te barsten? Kan het een paar meter worden neergezet zonder te breken? Elke PCB die ideaal is voor verkoop, moet vallenstesten en andere prestatiecriteria doorstaan.

Als vuistregel geldt dat bewerkingen met hogere frequenties materialen van een hogere kwaliteit vereisen dan standaard FR4. Als zodanig kunnen de materialen die in een microgolf-PCB worden gebruikt 10 keer duurder zijn dan de materialen die voor het bord in een rekenmachine of ander handapparaat worden gebruikt.

2. PCB-grootte

De grootte van een PCB en het gebruik van het paneel zijn twee van de meest cruciale factoren die de prijs beïnvloeden. De grootte van een bord wordt over het algemeen bepaald door het aantal circuits dat nodig is voor het bijbehorende apparaat.

Een PCB in zoiets kleins als een digitaal horloge vereist minder componenten en is uiteindelijk goedkoper om te produceren dan een computer- of laptop-PCB. Evenzo zal de PCB in een groot stuk industriële machines groter zijn dan de boards in de meeste huiselektronica.

Bij de fabricage van PCB's behoren de volgende afmetingen tot de meest voorkomende:

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

De hoeveelheid ruimte die wordt ingenomen door componenten op een bord zal ook van invloed zijn op de prijs. Toegegeven, sommige boards zijn ontworpen met minder aandacht voor efficiëntie en productiekosten.

Een 18 x 24 PCB met drie kolommen en twee lange rijen paneelgebruik zou bijvoorbeeld een efficiënt gebruik van de bordruimte zijn, omdat actieve componenten het grootste deel van het totale paneel in beslag nemen. Aan de andere kant zou een 18 x 24 PCB met één kolom en drie rijen minder efficiënt zijn omdat de marges breder zijn, maar toch kostbaar vanwege het materiaal.

Uiteindelijk zullen de afmetingen van uw PCB-ontwerp een van de belangrijkste bepalende factoren zijn voor de totale prijs. Zelfs als u een kleine PCB in een hoog volume maakt, kunnen de totale kosten lager zijn dan die van een kleine, grote PCB.

3. Aantal lagen

Een andere bepalende factor van de bordprijs is het aantal betrokken lagen. Om voor de hand liggende redenen kosten PCB's met drie of meer lagen meer om te produceren dan printplaten die uit slechts twee lagen bestaan. Het prijsprobleem wordt beïnvloed door de soorten materiaal die worden gebruikt en de grootte van het bord zelf. Over het algemeen vereisen dikke platen met meerdere lagen aanzienlijk meer werk om te vervaardigen.

Over het algemeen kunnen prijsstijgingen laag voor laag als volgt worden uitgesplitst:

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

Enkele van de meest significante stijgingen van de fabricagekosten treden op zodra een tweede laag aan een bord wordt toegevoegd. Van daaruit zullen twee extra boards de kosten met ten minste een derde van de vorige prijs verhogen. De prijsstijgingen zijn over het algemeen minder steil zodra een ontwerp de drempel van acht lagen overschrijdt.

Met elke laag die aan een PCB wordt toegevoegd, zijn er meer productiestappen betrokken bij het lamineerproces. Dit vereist meer tijd om te realiseren en vereist een grotere aanvoer van materiaal. De stappen bij de meerlaagse plaatconstructie vergroten ook de kans op productiefouten. Om de mogelijke kosten van fouten te compenseren, nemen PCB-fabrikanten dit vaak mee in offertes voor de productie van meerlaagse printplaten.

Afhankelijk van het materiaal dat wordt gebruikt in een bordontwerp, heb je mogelijk meer lagen nodig om een ​​solide compositie te garanderen. Als een PCB naar verwachting veel stress zal doorstaan ​​en toch een zekere mate van flexibiliteit zal hebben, zullen deze factoren grotendeels het aantal lagen bepalen, evenals het materiaal.

4. Voltooien (ENIG, HASL, enz.)

Een kleine factor waarmee rekening moet worden gehouden met betrekking tot de productie van PCB's, zijn de kosten die aan een bepaalde afwerking zijn verbonden. Sommige afwerkingen hebben hogere kwaliteiten en bieden een langere houdbaarheid, wat bijdraagt ​​aan de totale productiekosten. Een van de meest voorkomende en goedkope oppervlaktebehandelingen is HASL, dat een goede soldeerbaarheid biedt, maar op andere punten ongunstig wordt beoordeeld. ENIG scoort daarentegen gunstig in de meeste categorieën, maar heeft slechts een klein prijsverschil.

Elk van de opties voor oppervlaktebehandeling biedt unieke eigenschappen:

• HASL: Soldeerbaarheid
• LFHASL: Soldeerbaarheid
• OSP: Soldeerbaarheid
• IMM Ag: Soldeerbaarheid, Al wire bondable
• IMM Sn: Soldeerbaarheid
• ENIG: Soldeerbaarheid, Al wire bondable, contactoppervlak
• ENEPIG: Soldeerbaarheid, Al wire bondable, contactoppervlak
• Elec Au: Soldeerbaarheid, Al/Au draadverbindbaar, contactoppervlak

Het aantal lagen kan ook bepalen of de afwerking een significante invloed heeft op de prijs van PCB-productie.

5. Grootte van het gat

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 bord. De kosten van gaten kunnen ook worden bepaald door het aantal gaten dat nodig is voor de plaat, het soort materiaal en de dikte van de te boren lagen. Over het algemeen vereisen meer gaten meer werk, vooral als de gaten in kwestie een uitdaging zijn om te boren vanwege het kleine formaat en de plaatdikte.

De afmetingen van de gaten in een bordontwerp zijn de meest cruciale prijsbepalende factoren op dit gebied. Als de gaten superdun zijn, hebben ze speciaal gereedschap nodig om te produceren. Een gat met de diameter van een haarstreng zal bijvoorbeeld moeilijker te maken zijn dan een gat dat gelijk is aan de diameter van een typisch schroefgat. Dergelijke gaten vereisen meer werk en een gespecialiseerde vaardigheden om te bereiken.

Of de gaten nu regelmatig of microscopisch klein zijn, de prijs van de plaatproductie kan ook worden beïnvloed door het aantal gaten in een bepaald ontwerp. Als een bord tientallen gaten bevat, wordt deze functie vanwege het extra werk bij de prijs opgeteld.

Bijkomende gatengerelateerde factoren die de prijs van een PCB-productie kunnen beïnvloeden, zijn de dikte van het materiaal en het aantal lagen in het bordontwerp. Als een plaat uit 10 of meer lagen bestaat, zal het boren van gaten vanwege de dikte een meer tijdrovende klus zijn. Als het materiaal supersterk en moeilijk te boren is, heeft dit ook invloed op de prijs.

6. Minimaal spoor en ruimte

Om een ​​stroom op een PCB over te brengen zonder de dreiging van oververhitting en schade aan het bord, moet er voldoende spoorbreedte in het bordontwerp zijn. Op borden van alle formaten bestaat een eenvoudige correlatie tussen de spoorbreedte en het draagvermogen. Een deel van het eerste bepaalt het laatste. Bovendien correleren de doorsneden van sporen met de dikte van koper.

Opgemerkt moet worden dat het draagvermogen van sporen niet noodzakelijkerwijs overeenkomt met de doorsnederuimte. In feite kan de hoeveelheid stroom die een spoor maximaal kan bevatten niet gemakkelijk worden berekend, ongeacht de spoorbreedte of temperatuurstijging. Het draagvermogen van een stroom kan ook worden beïnvloed door pads, via's en andere bordelementen.

Op een board met talloze pads kun je een spoor van uitzonderlijke capaciteit tegenkomen. Als hier geen rekening mee wordt gehouden tijdens het soldeerproces, kan er een te groot dwarsdoorsnedeoppervlak ontstaan ​​en kunnen tijdelijke pieken optreden.

Om deze situaties te voorkomen, zullen bordmakers indien mogelijk de spoorbreedte vergroten. Als alternatief kunnen ze een extra soldeermasker toevoegen aan de sporen die anders zouden kunnen verbranden. Deze stappen kunnen de prijs van een PCB-productie verhogen.

7. De dikte van de printplaat en beeldverhouding

Tot voor kort speelde de dikte van een PCB slechts een ondergeschikte rol in de totale kosten, maar dat zal de komende jaren allemaal veranderen. Dikker materiaal kan duurder zijn om aan te schaffen, te lamineren en te vormen tot een printplaat, vooral als het ontwerp zelf zeer ingewikkeld is.

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

De standaarddikte voor een printplaat is 1,6 mm (0,063″). De laatste tijd zijn dikkere platen duurder geworden, hoewel er nooit een industriebrede gangbare prijs is vastgesteld. Over het algemeen hangt het van de fabrikant af of een dunnere plaat van 0,8 mm minder of gelijk aan een plaat met standaarddikte zal kosten.

De prijs van een dikker bord zou aanzienlijk hoger kunnen zijn als het ook een grotere beeldverhouding heeft. Als de plaat vanwege zijn dikte uit meerdere lagen bestaat en brede afmetingen heeft, zal de plaat meer materiaal nodig hebben en meer werk in de constructie vergen. Daarom is het misschien niet de dikte van de plaat die zoveel invloed heeft op de kosten als de afmetingen of het aantal lagen dat bijdraagt ​​aan de dikte.

8. Aangepaste of unieke specificaties

De fabricagekosten van PCB's kunnen ook worden beïnvloed door de unieke ontwerpelementen in een bepaalde productie. Als je naar een PCB-maker komt met aangepaste specificaties, kan dit de productiekosten verhogen, zelfs als het bord zelf klein is en uit slechts één of twee lagen bestaat. De echte bepalende factor in dit opzicht zal zijn of de functies in kwestie speciale gereedschappen of vaardigheden vereisen om te bereiken. Voorbeelden van aangepaste specificaties kunnen zijn:

• Voorgevormde randen : PCB's met afgeronde hoeken kunnen meer kosten om te produceren, vooral die waarvoor een z-as-routering nodig is.
• Zijbeplating : Sommige PCB-ontwerpen specificeren metalen randen voor verhoogde EMC-sterkte.
• Opruiming soldeermasker: Als er extra speling en dikte van het soldeermasker nodig zijn, zal dit de kosten verhogen.

Speciale functies vereisen gespecialiseerde vaardigheden. Als uw ontwerp details bevat die moeilijk te produceren zijn en niet het soort details zijn dat PCB-makers regelmatig assembleren, kan dit het aantal mensen dat aan de productie zou kunnen werken, beperken. Dit zou op zijn beurt kunnen leiden tot een meer tijdrovende productie. Als de totale productie extra uren in beslag neemt, zullen je boards uiteindelijk meer kosten.

Voor unieke bordontwerpen is vaak speciaal gereedschap nodig. Als het bord veel gaten nodig heeft in een ongebruikelijke maat die niet overeenkomt met een van de standaarddiameters, moet het bedrijf dat uw bestelling afhandelt mogelijk het benodigde instrument aanschaffen en u de kosten in rekening brengen. Als alternatief kan u worden gevraagd om het gereedschap te leveren dat nodig is voor een speciaal ontwerpverzoek. Dit zijn afspraken die voorafgaand aan een contract met een PCB-maker moeten worden vastgelegd.

Om uitzonderlijk hoge kosten te vermijden die kunnen voortvloeien uit unieke ontwerpverzoeken voor PCB's, moet u vóór de productie de potentiële prijs van uw ontwerp berekenen. Bepaal de aangepaste specificaties van het ontwerp en de stappen die nodig zijn om het tot wasdom te brengen. Zorg ervoor dat de PCB-maker deze details begrijpt om kostbaar vallen en opstaan ​​te voorkomen.

PCB met verschillende ontwerpen van Millennium Circuits Limited

De materiaaleigenschappen van PCB's kunnen de assemblagekosten aanzienlijk beïnvloeden, evenals de grootte van het bord en het aantal betrokken lagen. Om de kosten redelijk te houden, is het altijd het beste om vooraf een PCB-materialenvergelijking te maken om te zien wat het beste werkt voor uw ontwerp.

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