PCB Tecnico - 9 driver di costo per circuiti rigidi

Le misure di controllo dei costi dovrebbero essere adottate nella fase iniziale della produzione di PCB, compresa la fase effettiva di sviluppo del circuito. Prestare attenzione alle fasi di processo e ai fattori di costo dei circuiti rigidi, perché ogni processo consuma costi aggiuntivi in termini di tempo di processo, materiali utilizzati, energia e smaltimento dei rifiuti.

Dobbiamo tenere a mente la strategia di produzione, le attrezzature di produzione e le tecnologie multiple per controllare il costo dei circuiti stampati rigidi. In questo post vogliamo sottolineare le caratteristiche di base dei PCB, compresi i processi e le fasi di produzione coinvolte nella produzione di PCB, a seconda del loro impatto sul costo.

I principali driver di costo dei circuiti rigidi

Il costo del processo influisce sul prezzo finale del PCB. Una volta completato il progetto PCB, il costo non può essere ridotto senza ridisegnare il circuito stampato. Solo adottando un accurato design PCB e corrette strategie ingegneristiche può essere raggiunto il costo più basso possibile. Se si desidera ottimizzare il costo, si prega di seguire gli standard IPC-2220 e IPC-2226.

Considerazioni sui costi di elaborazione dei PCB

Classificazione delle categorie di costo: L'assegnazione delle voci di categoria I è essenziale per ottenere la progettazione PCB richiesta. L'assegnazione delle classi II e III dipende dall'uso dell'apparecchiatura ed è quindi specifica per il costruttore. I costi possono essere ridotti riducendo i requisiti per le categorie II e III.

Dividiamo i fattori di contributo ai costi in diverse categorie. La motivazione di questa classificazione è quella di ridurre il costo finale. Non possiamo ignorare i fattori elencati in Classe I, ma possiamo modificare i fattori elencati in II e III in base ai nostri requisiti e all'applicazione finale.

Per i progettisti e gli ingegneri PCB, l'ottimizzazione è il fattore primario. Ottimizza tempo, costi e persino carico di lavoro. Sierra Circuits si impegna a fornire ai clienti PCB di alta qualità e servizi di progettazione eccellenti. Ciò include le migliori pratiche tecniche per i progettisti. Quando si progetta il prossimo circuito stampato, è necessario prestare attenzione ad alcuni driver di costo PCB rigidi chiave.

Dal concetto alla produzione e all'assemblaggio PCB, ci sono diversi fattori che influenzano il prezzo del vostro circuito stampato. Tipicamente, gli ingegneri meccanici e/o elettrici determinano i requisiti del circuito, come le dimensioni, gli standard industriali applicabili, le restrizioni meccaniche ed elettriche e le caratteristiche dei materiali. Questo viene fatto per garantire che il consiglio soddisfi le sue prestazioni target.

Una volta che l'ingegnere ha una progettazione meccanica praticabile e uno schema funzionale, il progettista PCB deve eseguire il layout CAD. Dopo che il layout è completo, il produttore di PCB può iniziare a costruire il circuito stampato. Indubbiamente, la complessità del design avrà l'impatto più significativo sul costo finale del circuito stampato, ma il prezzo dipenderà anche principalmente dai seguenti driver di costo.

Dimensione PCB

L'ingegnere meccanico deve determinare le dimensioni e la forma del PCB, noto anche come il profilo del PCB. I disegni iniziali vengono inviati al team di progettazione e, se possibile, possono ridurre il contorno della tavola. Questo è il primo modo per risparmiare denaro, perché un'area più piccola può ridurre i costi del materiale PCB. Qui, il costo del tuo consiglio di amministrazione è un problema immobiliare, proprio come una casa, maggiore è il costo, maggiore è. Ad esempio, immaginate una scheda da 2'' x 2''. Ora immaginate una scheda da 4'' x 4''. La superficie viene moltiplicata per quattro, quindi anche il prezzo di base (del materiale) sarà moltiplicato per quattro.

Un'area più piccola significa un costo inferiore del materiale PCB.

Più grande è il pannello, più alto è il costo

Quando si seleziona un'opzione pannello, ricordare che è esattamente come la dimensione di un circuito stampato. Più grande è la superficie, più alto è il costo. Pertanto, puoi anche pagare per la parte di scarto (verde sbiadito) che viene gettata nella spazzatura dopo il montaggio. Se possibile, posizionare i circuiti stampati più vicini tra loro sul pannello per ridurre gli sprechi e i costi.

Le dimensioni appropriate del pannello aiutano l'utilizzo del materiale, riducendo così i costi.

Tutto sommato, gli hard cost driver che dovresti considerare durante la fase di concept sono i profili PCB, gli strati, e le loro tracce / spazi e vias. Scegli con attenzione il tipo di materiale di cui hai bisogno e cerca di evitare sprechi. Infine, ricorda che la riduzione del tempo della macchina (per la produzione e l'assemblaggio) ridurrà anche i costi.

Considerazioni array: Questa è una buona pratica quando si utilizzano pannelli per ottenere il massimo rendimento. Capiamolo attraverso alcuni esempi:

Esempio 1: Dimensioni del pannello = 18 x 24"

Dimensioni della matrice = 5.125 x 10.925"

La dimensione della parte array (ci sono quattro parti in ogni array) = 2 x 4,9"

Resa del pannello: Ci sono un totale di 6 array, cioè, un totale di 24 parti. Il tasso di utilizzo del materiale è del 77,8%. Indica che il materiale su un determinato pannello è ben utilizzato.

Considerazioni array per il massimo output.

L'utilizzo della tecnologia HDI (High Density Interconnect) può ridurre il numero di strati.

Aumento dei costi con la complessità dei PCB

Quando si passa dalla tecnologia tradizionale di produzione PCB alla tecnologia di produzione complessa, il costo aumenterà. Questa tendenza verso tecnologie più complesse è dovuta ai requisiti finali di applicazione. Ma i produttori dovrebbero prendere decisioni sagge al fine di ridurre al minimo i costi.

Scalamento delle dimensioni dell'interconnessione: una volta che la dimensione dell'interconnessione è ridotta per soddisfare i requisiti dell'applicazione, il costo aumenterà.

Microvia: L'implementazione di strutture microvia avrà un ampio impatto sulla produzione di PCB perché influenzano direttamente il numero totale di cicli di laminazione e passaggi di perforazione nella progettazione. Si verifica nella sottostruttura dove devono essere considerati gli strati iniziali e finali dei micropori. Alla fine aumenterà i costi perché ogni sottostruttura richiede ulteriori cicli di laminazione e perforazione.

Peso del foglio di rame

Più rame sul PCB porta a costi più elevati.

In generale, più sottile è il rame, più economico è il circuito stampato. Durante il processo di laminazione, l'uso di rame spesso sullo strato interno richiede più prepreg per riempire gli spazi tra le aree composte da rame. Rame sopra ½ oz nello strato interno e rame sopra 1oz nello strato esterno aumenterà il costo del PCB.

Un altro svantaggio dell'utilizzo di rame più spesso è che è necessario mantenere abbastanza spazio tra le tracce, e potrebbe anche essere necessario utilizzare un materiale prepreg più spesso tra due strati adiacenti. Tuttavia, se si utilizza rame molto sottile (meno di ¼ oncia), costi aggiuntivi saranno aggiunti perché è costoso maneggiare rame molto sottile.

Traiettoria/spazio

La progettazione del routing/spazio aumenterà anche il costo.

Più stretta è la traccia/spazio, più difficile è incidere in modo affidabile tracce e pad. Considera se l'incollaggio del filo o il design HDI sono più convenienti nel lungo periodo. Sierra Circuits può fare meno di 3/3 della traccia/spazio.

Più fori di perforazione, più piccoli sono i fori e maggiore è il costo

Le dimensioni dei fori meccanici più piccole sono più difficili da fabbricare.

Le dimensioni dei fori meccanici più piccole sono più difficili da fabbricare. Richiedono anche punte più piccole, ma ad un costo più alto. Quando si richiedono fori più piccoli di 6 mil, la perforazione laser è solitamente necessaria, il che aumenta i costi.

La tecnologia PCB HDI utilizza vias ciechi e sepolti, che aumenterà notevolmente il costo del circuito stampato. Sono più difficili da forare che attraverso i fori, e aggiungono anche una fase di laminazione. Usali solo se non hai altre opzioni disponibili. Ad esempio, a causa delle limitazioni di dimensione PCB, ha senso utilizzare questi tipi di vias nei progetti HDI. Se riscontri problemi di cablaggio, aggiungere altri due strati alla pila sarà più economico che usare vias ciechi o sepolti.

La dimensione standard del bit è di 8 mil e la dimensione premium del bit è di 5 mil. E la dimensione del trapano di ricerca e sviluppo può essere inferiore a 5 mil. Si prega di notare che le dimensioni dei fori più piccole e PCB più spessi (rapporti di aspetto elevati) aumenteranno i tempi di perforazione e la corrosione di perforazione, portando a costi più elevati.

La foratura al rame è la distanza dal bordo del foro forato alla caratteristica di rame più vicina (pad, versamento, traccia, ecc.) sullo strato. Più piccolo è il foro di rame, più costoso è il processo di produzione del PCB.

Impedenza controllabile

Avere impedenza controllata significa progettare e produrre larghezza e spazio di traccia molto specifici e uniformi. I materiali più costosi con proprietà dielettriche specifiche devono essere selezionati per garantire che le prestazioni elettriche target siano raggiunte. I campioni di prova devono essere realizzati per garantire che il produttore di PCB soddisfi la tolleranza del 15% della norma. A volte, è anche tolleranza del 5%. Più lavoro, più area di superficie del coupon e più test guidano il prezzo dei circuiti stampati.

A meno che non sia assolutamente necessario, non specificare impedenza controllata. Questo è il motivo per cui lo inseriamo nella categoria importante.

Criteri di selezione dei materiali per l'ottimizzazione dei costi dei circuiti rigidi

Compatibile con saldature senza piombo (affidabilità termica)

TG (affidabilità dipendente dalla temperatura)

TCT, CTEz (affidabilità del ciclo di temperatura)

Temperatura di degradazione (affidabilità termica)

Alta conducibilità termica (trasferimento termico)

T260, T288 (tempo di strato)

εr (Dk), Df (prestazione del segnale elettrico)

Resistente al CAF

Proprietà meccaniche (prova di caduta, rigidità, ecc.)

Riduzione degli alogeni (caratteristiche di protezione ambientale)

Selezione dei materiali

Quando si sposta in una posizione più alta nel diagramma di frequenza per un'applicazione specifica, la scelta del materiale PCB diventa critica. Il controllo dei costi deve essere considerato nella fase iniziale della progettazione del PCB. La progettazione intelligente e l'ingegneria del suono sono sempre le migliori soluzioni di progettazione PCB con l'indice di costo più basso. Al fine di ottenere la stima dei costi più accurata, si consiglia di considerare l'ambito di progettazione esistente e quindi regolare i requisiti in base alla tecnologia stimata. Queste stime forniranno dati più rilevanti per fare qualsiasi costo di ogni decisione tecnica e prevenire sorprese nel processo dopo che le risorse sono state investite nella progettazione.