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技術(shù)專題
剛性電路板的9種成本動因
剛性電路板的9種成本動因
應(yīng)在PCB的早期生產(chǎn)階段（包括實際電路開發(fā)階段）采取成本控制步驟。請注意剛性電路板的工藝步驟和成本動因，因為每個工藝都會在工藝時間，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)來控制剛性電路板的成本。我們將根據(jù)其對成本的影響來說明PCB的基本功能，包括PCB生產(chǎn)中涉及的工藝和制造步驟。
剛性電路板的關(guān)鍵成本驅(qū)動因素
工藝成本會影響最終的PCB價格，一旦設(shè)計了PCB，就無法在不重新設(shè)計電路板的情況下降低成本。只有采用準(zhǔn)確的PCB設(shè)計和正確的工程策略，才能實現(xiàn)最低的成本。如果要優(yōu)化成本，請遵循IPC-2220，IPC-2226標(biāo)準(zhǔn)。
PCB加工成本考量
成本類別的分類：類別I項的分配對于實現(xiàn)所需的PCB設(shè)計至關(guān)重要。II類和III類的分配取決于設(shè)備的使用，因此特定于制造商。可以通過減少第二類和第三類的要求來降低成本。
我們將成本分?jǐn)傄胤譃椴煌念悇e。這種分類的目的是減少最終成本。我們不能忽略類別I中列出的因素，但可以根據(jù)我們的要求和最終應(yīng)用來更改類別II和III中列出的因素。
對于PCB設(shè)計人員和工程師來說，優(yōu)化是首要因素。時間，成本，甚至工作的最優(yōu)化。Sierra Circuits致力于為客戶提供高質(zhì)量的PCB和出色的設(shè)計服務(wù)。這包括針對設(shè)計師的最佳實踐技巧。在設(shè)計下一塊電路板時，您需要注意一些關(guān)鍵的剛性PCB成本驅(qū)動因素。
從概念到 PCB的制造和裝配，有幾個因素會影響電路板的價格。通常，機械和/或電氣工程師確定電路板要求，例如尺寸，適用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，機械和電氣約束以及材料屬性。這樣做是為了確保董事會達到其目標(biāo)性能。
一旦工程師完成了有效的機械設(shè)計和功能原理圖，PCB設(shè)計人員就必須進行CAD布局。布局完成后，PCB制造商可以開始構(gòu)建電路板。不言而喻，設(shè)計的復(fù)雜性將對電路板的最終成本產(chǎn)生最大的影響，但價格也將主要取決于以下成本驅(qū)動因素。
PCB尺寸
機械工程師必須確定PCB的尺寸和形狀-也稱為PCB輪廓。初始圖紙被發(fā)送給設(shè)計團隊，他們可以在可能的情況下縮小電路板的輪廓。這是省錢的第一種方法，因為較小的面積可以降低PCB材料的成本。在這里，您的董事會成本是房地產(chǎn)問題–就像房屋一樣，它越大，成本就越高。例如，假設(shè)有一塊2''x 2''的板子。現(xiàn)在想象一個4''x 4''的板子。表面積已乘以四，因此（材料的）基本價格也將乘以四。
面板越大，成本越高
選擇面板選項時，請記住，它就像面板尺寸一樣。表面積越大，成本就越高。因此，您甚至還可以為組裝后扔到垃圾箱中的廢物部分（綠色褪色）付款。如果可能，將面板上的板放置在彼此靠近的位置，以減少浪費和成本。
綜上所述，在概念設(shè)計階段，您應(yīng)該考慮的硬成本驅(qū)動因素是PCB輪廓，層及其走線/空間和過孔。仔細(xì)選擇所需的材料類型，并盡量避免浪費。最后，請記住，減少機器時間（用于制造和組裝）也將降低成本。
陣列注意事項：在使用面板以獲得最大產(chǎn)量時，這是一個好習(xí)慣。讓我們通過一些示例來理解它：
示例1：面板尺寸= 18 x 24英寸
陣列大小= 5.125 x 10.925英寸
陣列部分的大小（每個陣列中有四個部分）= 2 x 4.9”
面板產(chǎn)量：總共有6個陣列，即共有24個部分。材料利用率為77.8％。它表示給定面板上材料的良好利用。
范例2：
面板尺寸= 18 x 24英寸
陣列大小= 11.125 x 5.125英寸
陣列部分的大小（每個陣列中有四個部分）= 5 x 2”
面板產(chǎn)量：總共有4個陣列，即總共16個部分。材料利用率為52.8％。這表示給定面板上的材料利用率不高。與上一個示例中的每個面板24個零件相比，它使成本增加了33％。
層數(shù)越多意味著生產(chǎn)時間越多，生產(chǎn)步驟越多，材料越多
自然地，更多的層意味著更高的成本。額外的兩層將使成本增加約25％。在設(shè)計中添加更多的層時，您會添加更多的材料（例如預(yù)浸料和銅）以及更多的生產(chǎn)步驟（例如蝕刻，壓制和粘結(jié)周期等）。一旦生產(chǎn)，就必須檢查這些層。檢查八層的工作比檢查兩層的工作多。
可以通過使用HDI（高密度互連）技術(shù)來減少層數(shù)。但小心點; 如果您不是HDI的資深設(shè)計師，建議您首先了解HDI的關(guān)鍵方面。您可以閱讀有關(guān)HDI成本優(yōu)勢的文章。
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)雜的技術(shù)時，成本會增加。對更復(fù)雜技術(shù)的這種傾向來自最終應(yīng)用需求。但是制造商應(yīng)該做出明智的決定，以便可以最大程度地降低成本。
互連尺寸的縮放：一旦互連尺寸減小以滿足應(yīng)用需求，成本就會增加。
微孔：微孔結(jié)構(gòu)的實施會廣泛影響PCB的制造，因為它們會直接影響設(shè)計中層壓周期和鉆孔步驟的總數(shù)。它發(fā)生在子構(gòu)造中，其中需要考慮微導(dǎo)通的開始和停止層。由于每個子結(jié)構(gòu)都需要額外的層壓和鉆孔周期，因此最終增加了成本。
銅箔重量
通常，銅越薄，電路板的價格就越便宜。內(nèi)層使用較厚的銅會在層壓過程中需要更多的預(yù)浸料，以填充由銅制成的區(qū)域之間的間隙。內(nèi)層的銅超過?盎司，外層的銅超過1盎司會增加PCB的成本。
使用較厚的銅的另一個缺點是，必須在走線之間保持較大的間距，并且在兩個相鄰層之間還可能需要較厚的預(yù)浸料。但是，如果使用非常薄的銅（小于1/4盎司），則由于加工非常薄的銅非常昂貴，因此會增加額外的成本。
跡線/空間
跡線/空間越緊，可靠刻蝕跡線和焊盤的難度就越大。從長遠(yuǎn)來看，考慮引線鍵合或HDI設(shè)計是否更具成本效益。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
較小的機械孔尺寸更難制造。他們還需要較小的鉆頭，這會花費更多。而且，當(dāng)您要求小于6密耳的孔時，通常必須對其進行激光鉆孔，這會增加成本。
HDI PCB技術(shù)使用盲孔和埋孔，這極大地增加了電路板的成本。它們比通孔更難以鉆孔，并且還增加了層壓步驟。僅在沒有其他可用選項時才使用它們。例如，由于PCB尺寸的限制，在HDI設(shè)計中使用此類過孔是有意義的。如果您在布線時遇到麻煩，那么比使用盲孔或掩埋過孔便宜得多，在堆疊中再增加兩層即可。
標(biāo)準(zhǔn)鉆頭尺寸為8密耳，而高級鉆頭尺寸為5密耳。而且研發(fā)鉆頭的尺寸可能小于5密耳。請注意，較大的孔尺寸和較厚的PCB（高縱橫比）會增加鉆孔時間和鉆頭腐蝕，從而導(dǎo)致更高的成本。
銅鉆
鉆銅是指從鉆孔邊緣到圖層上最接近的銅特征（墊，傾倒和走線等）的距離。銅鉆越小，PCB制造過程就越昂貴。
受控阻抗
具有 受控的阻抗意味著設(shè)計并產(chǎn)生非常特定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，以確保實現(xiàn)目標(biāo)電性能。必須制造測試試樣以確保PCB制造商滿足標(biāo)準(zhǔn)的15％公差。有時甚至是5％的公差。更多的工作，更多的贈券表面積以及更多的測試推動了電路板的價格。
除非絕對必要，否則不要指定受控阻抗。這就是我們將其歸為重要類別的原因。
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)的可靠性）
TCT，CTEz（溫度循環(huán)可靠性）
降解溫度（熱可靠性）
高導(dǎo)熱率（傳熱）
T260，T288（分層時間）
εr（Dk），Df（電信號性能）
耐CAF
機械性能（跌落試驗，剛度等）
減少鹵素（環(huán)境特征）
材料選擇
當(dāng)我們將頻率圖提高到特定于應(yīng)用時，PCB材料的選擇就變得至關(guān)重要。
在PCB設(shè)計的早期階段必須考慮成本控制。智能設(shè)計和聲音工程始終是最低成本指標(biāo)的最佳PCB設(shè)計解決方案。 為了獲得最準(zhǔn)確的成本估算，建議考慮現(xiàn)有的設(shè)計范圍，然后根據(jù)估算的技術(shù)調(diào)整要求。這些估算將提供更多的相關(guān)數(shù)據(jù)點，以使每項技術(shù)決策花費任何成本，并防止在資源投入設(shè)計后的后續(xù)過程中出現(xiàn)意外情況。
我們都參與了每種獨特PCB的供應(yīng)鏈，并且我們擁有的專業(yè)知識可以將您的產(chǎn)品盡快，精心設(shè)計地推向市場。