刚性电路板的9个成本驱动因素

　　应在早期 PCB生产阶段采取成本控制措施，包括实际电路开发阶段。请注意刚性电路板的工艺步骤和成本驱动因素，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成本。在这篇博文中，我们想指出 PCB 的基本特性，包括PCB生产中涉及的工艺和制造步骤，具体取决于它们对成本的影响。

　　刚性电路板的主要成本驱动因素

　　工艺成本影响最终的PCB价格，一旦PCB设计完成，不重新设计电路板就无法降低成本。只有采用准确的PCB设计和正确的工程策略才能实现尽可能低的成本。如果要优化成本，请遵循 IPC-2220、IPC-2226 标准。

　　PCB加工成本考虑

　　

　　成本类别的分类：I 类项目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使用情况，因此特定于制造商。可以通过减少类别 II 和 III 的要求来降低成本。

　　我们将成本贡献要素分为不同的类别。这种分类的动机是为了降低最终成本。我们不能忽视 I 类中列出的因素，但我们可以根据我们的要求和最终应用更改 II 和 III 中列出的因素。

　　

　　对于 PCB设计师和工程师来说，优化是首要因素。优化时间、成本甚至工作量。Sierra Circuits努力为客户提供高品质的PCB和优秀的设计服务。这包括设计人员的最佳实践技巧。在设计下一个电路板时，您需要注意一些关键的刚性PCB成本驱动因素。

　　从概念到 PCB制造和组装，有几个因素会影响您的电路板价格。通常，机械和/或电气工程师会确定电路板要求，例如尺寸、适用的行业标准、机械和电气限制以及材料特性。这样做是为了确保董事会达到其目标绩效。

　　一旦工程师有了可行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制造商就可以开始构建电路板了。毋庸置疑，设计的复杂性将对电路板的最终成本产生最显着的影响，但价格也将主要取决于以下成本驱动因素。

　　PCB的尺寸

　　机械工程师必须确定 PCB的尺寸和形状——也称为 PCB轮廓。初始图纸发送给设计团队，如果可能，他们可以减少电路板轮廓。这是第一种省钱的方法，因为较小的面积可以降低PCB 材料成本。在这里，您的董事会的成本是一个房地产问题——就像一个家一样，越大，成本就越高。例如，想象一个 2‘’ x 2‘’ 的板。现在想象一个 4‘’ x 4‘’ 的板。表面积乘以四，因此（材料的）基本价格也将乘以四。

　　

　　更小的面积意味着PCB材料成本的降低。

　　面板越大，成本越高

　　当您选择面板选项时，请记住它就像电路板尺寸一样。表面积越大，你的成本就越高。因此，您甚至可以为组装后扔进垃圾箱的废物部分（褪色的绿色）付费。如果可能，将电路板放在面板上彼此更靠近，以减少浪费和成本。

　　

　　合适的面板尺寸有助于材料利用率，从而降低成本。

　　总而言之，在概念阶段您应该考虑的硬成本驱动因素是PCB轮廓、层以及它们的走线/空间和过孔。仔细选择您需要的材料类型，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，这是一个很好的做法。让我们通过一些例子来理解它：

　　示例 1：面板尺寸 = 18 x 24”

　　阵列大小 = 5.125 x 10.925”

　　数组部分的大小（每个数组中有四个部分）= 2 x 4.9”

　　Panel yield：总共有6个array，即总共24个parts。材料利用率为77.8%。它表示给定面板上的材料得到了很好的利用。

　　

　　最大产量的阵列注意事项。

　　示例 2：

　　面板尺寸 = 18 x 24”

　　阵列大小 = 11.125 x 5.125”

　　数组部分的大小（每个数组中有四个部分）= 5 x 2”

　　Panel yield：总共有4个array，即总共16个parts。材料利用率为52.8%。它表示给定面板上的材料利用率低。与前一个示例中每个面板的 24 个部件相比，它增加了 33% 的成本。

　　

　　更多层意味着更多的生产时间、更多的生产步骤和更多的材料

　　自然，更多的层意味着更高的成本。额外的两层将增加约 25% 的成本。当您在设计中添加更多层时，您会添加更多材料（如预浸料和铜）以及更多生产步骤（如蚀刻、压制和粘合周期等）。一旦生产完成，就必须检查这些层。检查八层比只检查两层需要更多的工作。

　　

　　

　　使用 HDI（高密度互连）技术可以减少层数。不过要小心; 如果您不是HDI经验丰富的设计师，建议先了解HDI的关键方面。您可以阅读我们关于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制造技术时，成本会增加。这种对更复杂技术的倾向是由于最终应用要求。但是制造商应该明智地做出决定，以便将成本降至最低。

　　互连尺寸缩放：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制造，因为它们直接影响设计中的层压循环和钻孔步骤的总数。它发生在需要考虑微孔起始层和终止层的子结构中。它最终会增加成本，因为每个子结构都需要额外的叠片和钻孔周期。

　　铜箔重量

　　

　　PCB上更多的铜会导致更高的成本。

　　一般来说，铜越薄，电路板越便宜。在层压过程中，在内层上使用厚铜需要更多的预浸料来填充由铜组成的区域之间的间隙。内层超过 ½oz 的铜和外层超过 1oz 的铜会增加 PCB 成本。

　　使用较厚铜的另一个缺点是，您必须在走线之间保持足够的空间，并且您可能还需要在两个相邻层之间使用较厚的预浸材料。但是，如果您使用非常薄的铜（小于 ¼ 盎司），则会增加额外的成本，因为处理非常薄的铜很昂贵。

　　轨迹/空间

　　

　　走线/空间设计也会增加成本。

　　走线/空间越紧，可靠地蚀刻走线和焊盘就越困难。考虑从长远来看，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以制造。

　　较小的机械孔尺寸更难以制造。它们还需要更小的钻头，但成本更高。当您要求小于 6 密耳的孔时，通常必须进行激光钻孔，这会增加成本。

　　HDI PCB技术使用盲孔和埋孔，这会大大增加电路板的成本。它们比通孔更难钻孔，并且还增加了层压步骤。仅当您没有任何其他可用选项时才使用它们。例如，由于 PCB尺寸限制，在 HDI 设计中使用这些类型的过孔是有意义的。如果您遇到布线问题，那么在堆叠中再添加两层将比使用盲孔或埋孔便宜。

　　标准钻头尺寸为 8 密耳，而高级钻头尺寸为 5 密耳。并且研发钻头尺寸可以小于5密耳。请注意，较小的孔尺寸和较厚的 PCB（高纵横比）会增加钻孔时间和钻孔腐蚀，从而导致更高的成本。

　　钻孔到铜是从钻孔边缘到层上最近的铜特征（焊盘、浇注和走线等）的距离。对铜的钻孔越小，PCB制造工艺就越昂贵。

　　可控阻抗

　　具有 受控阻抗意味着设计和生产非常具体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，以确保实现目标电气性能。必须制作测试试样以确保 PCB制造商满足标准的 15% 容差。有时，它甚至是 5% 的容忍度。更多的工作、更多的优惠券表面积和更多的测试推高了电路板的价格。

　　除非绝对必要，否则不要指定受控阻抗。这就是我们将其归入重要类别的原因。

　　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（温度相关可靠性）

　　TCT、CTEz（温度循环可靠性）

　　退化温度（热可靠性）

　　高导热性（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（环保特性）

　　材料的选择

　　当我们在频率图中移到更高的位置以针对特定应用时，PCB材料的选择就变得至关重要。

　　PCB设计初期必须考虑成本控制。智能设计和声音工程始终是成本指数最低的最佳 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。这些估计将提供更多的相关数据点，以制定每项技术决策的任何成本，并防止在将资源投入设计后的过程中出现意外。