Как различные технологии влияют на стоимость печатной платы

Перейти к: Факторы, влияющие на стоимость печатных плат | Выбор материала | Размер печатной платы | Количество слоев | Отделка (ENIG, HASL и т.д.) | Размер отверстия | Минимум трассировки и пространства | Толщина и соотношение сторон | Пользовательские или уникальные характеристики | Платы различных конструкций

Технологии печатных плат предполагают высокий уровень сложности. В зависимости от конструкции печатной платы ее производство может быть более или менее дорогостоящим, чем средняя печатная плата. Если печатная плата предназначена для повседневного обычного изделия, стоимость изготовления самой платы должна быть значительно ниже, чем цена платы, предназначенной для высокотехнологичного оборудования.

Факторы, влияющие на стоимость печатных плат

Три фактора, которые больше всего влияют на стоимость производства печатных плат, — это тип материала, размер платы и количество слоев. Другие факторы, которые также могут повлиять на цену, включают отделку и размер отверстий, включая эти восемь.

1. Выбор материала

Материалы, используемые в печатной плате, неизменно влияют на ее стоимость. Стандартные печатные платы ламинированы материалом FR4, но этого недостаточно для плат, предназначенных для интенсивного использования, например, в аэрокосмической и топливной промышленности.

Факторы, которые могут повлиять на выбор материала, включают:

• Тепловая надежность : Сможет ли плата работать в диапазоне температур, ожидаемом для рассматриваемых задач? Для некоторых плат требуются материалы с более высоким тепловым рейтингом, чем у стандартных плат.
• Температурная надежность : Может ли материал выдерживать ожидаемый диапазон атмосферных условий в контролируемых условиях без перегрева? Для печатных плат, предназначенных для работы при высоких температурах, требуются материалы, прошедшие эти испытания.
• Теплообмен: Будет ли плата выдерживать интенсивные нагрузки без передачи чрезмерных уровней тепла прикрепленным и соседним компонентам? Правильный материал должен пройти этот тест для рассматриваемого использования.
• Эффективность сигнала: Способствует ли материал непрерывной передаче электрических сигналов в течение каждого рабочего цикла данной машины? Выдержит ли сигнал необходимый диапазон температур и других факторов окружающей среды? Эти проблемы являются неотъемлемой частью производительности печатной платы.
• Механические свойства: Имеет ли материал достаточный физический состав, чтобы выдерживать допустимый диапазон физических нагрузок? Можно ли вдавить плату в тугой слот без трещин? Можно ли его уронить на несколько футов, не сломав? Любая печатная плата, идеально подходящая для продажи, должна пройти испытания на падение и другие критерии эффективности.

Как правило, операции, связанные с более высокими частотами, требуют материалов более высокого качества, чем стандартный FR4. Таким образом, материалы, используемые в печатной плате для микроволновых печей, могут быть в 10 раз дороже, чем материалы, используемые для платы в калькуляторе или другом портативном устройстве.

2. Размер печатной платы

Размер печатной платы и использование ее панели являются двумя наиболее важными факторами, влияющими на цену. Размер платы обычно определяется количеством цепей, необходимых для соответствующего устройства.

Печатная плата в чем-то маленьком, например, в цифровых часах, потребует меньшего количества компонентов и, в конечном счете, будет дешевле в производстве, чем печатная плата компьютера или ноутбука. Точно так же печатная плата в большой части промышленного оборудования будет больше, чем платы, содержащиеся в большей части бытовой электроники.

В производстве печатных плат наиболее распространены следующие размеры:

• 18 x 24 ″ (457 x 610 мм)
• 18 x 21 дюйм (457 x 533 мм)
• 21 x 24 ″ (533 x 610 мм)

Количество места, занимаемое компонентами на плате, также влияет на цену. Конечно, некоторые платы разработаны с меньшим учетом эффективности и производственных затрат.

Например, печатная плата 18 x 24, которая содержит три столбца и два длинных ряда использования панели, будет эффективным использованием пространства на плате, поскольку активные компоненты будут занимать большую часть всей панели. С другой стороны, печатная плата 18 x 24, содержащая один столбец и три строки, будет менее эффективной, поскольку поля будут шире, но все же будет стоить дорого из-за материала.

В конечном счете, размеры вашей печатной платы будут одним из основных факторов, определяющих общую цену. Даже если вы производите небольшую печатную плату в больших объемах, общая стоимость может быть меньше, чем у мелкосерийной большой печатной платы.

3. Количество слоев

Другим определяющим фактором цены платы является количество задействованных слоев. По понятным причинам печатные платы с тремя и более слоями обходятся дороже, чем платы, состоящие всего из двух слоев. На вопрос ценообразования влияют виды используемого материала и размер самой доски. В целом, толстые платы с многочисленными слоями требуют значительно больше усилий для производства.

В целом, повышение цен на основе слоев можно разбить следующим образом:

• От 1 л до 2 л: 35–40%
• От 2 л до 4 л: 35–40%
• От 4 л до 6 л: 30–40%
• От 6 л до 8 л: 30–35%
• от 8 л до 10 л: 20–30%
• От 10 л до 12 л: 20–30%

Некоторые из наиболее значительных удорожаний производства происходят, когда на плату добавляется второй слой. Оттуда дополнительные две доски повысят стоимость как минимум на одну треть от предыдущей цены. Повышение цены, как правило, менее резкое, когда дизайн пересекает порог восьми уровней.

С каждым слоем, добавляемым к печатной плате, в процессе ламинирования участвует больше производственных этапов. Это требует больше времени для достижения и требует большего запаса материала. Этапы изготовления многослойных плат также увеличивают вероятность производственных дефектов. Чтобы компенсировать возможную стоимость ошибок, производители печатных плат часто учитывают это в расценках на производство многослойных плат.

В зависимости от материала, используемого в дизайне доски, вам может понадобиться больше слоев, чтобы обеспечить прочную композицию. Если ожидается, что печатная плата будет выдерживать большие нагрузки и при этом сохранять определенную степень гибкости, эти факторы в значительной степени будут определять количество слоев, а также материал.

4. Готово (ENIG, HASL и т. д.)

Второстепенный фактор, который следует учитывать при производстве печатных плат, включает затраты, связанные с данной отделкой. Некоторые отделки имеют более высокие сорта и предлагают более длительный срок хранения, что увеличивает общую стоимость производства. Одним из наиболее распространенных и недорогих способов обработки поверхности является HASL, который обеспечивает хорошую паяемость, но неблагоприятен по другим параметрам. ENIG, для сравнения, имеет хорошие оценки в большинстве категорий, но имеет лишь небольшую разницу в цене.

Каждый из вариантов обработки поверхности имеет уникальные особенности:

• ХАСЛ: Возможность пайки
• LFHASL: Возможность пайки
• ОСП: Возможность пайки
• Компания IMM Ag: Возможность пайки, возможность соединения алюминиевой проволоки
• Идентификатор IMM: Возможность пайки
• ENIG: Возможность пайки, возможность соединения алюминиевой проволоки, контактная поверхность
• ЭНЕПИГ: Возможность пайки, возможность соединения алюминиевой проволоки, контактная поверхность
• Элек Ау: Возможность пайки, склеивание проволоки Al/Au, контактная поверхность

Количество слоев также может определять, будет ли покрытие в значительной степени влиять на стоимость производства печатных плат.

5. Размер отверстия

Одним из важных, если не решающим, факторов, влияющих на стоимость производства печатной платы, является размер отверстий в плате. Затраты, связанные с отверстиями, также могут определяться количеством отверстий, необходимых для доски, а также типом материала и толщиной просверливаемых слоев. В целом, большее количество отверстий требует больше работы, особенно если эти отверстия сложно просверлить из-за крошечного размера и толщины доски.

Размер отверстий в конструкции платы является наиболее важным фактором, определяющим цену в этой области. Если отверстия сверхтонкие, для их изготовления потребуются специальные инструменты. Например, отверстие диаметром с прядь волос будет сложнее создать, чем отверстие, равное диаметру обычного отверстия для шурупа. Такие дыры требуют больше работы и специального набора навыков.

Независимо от того, имеют ли отверстия обычный или микроскопический размер, на цену производства платы также может влиять количество отверстий, содержащихся в данном дизайне. Если доска содержит десятки отверстий, эта функция будет добавлена ​​к цене из-за дополнительной работы.

Дополнительными факторами, связанными с отверстиями, которые могут повлиять на цену производства печатной платы, являются толщина материала и количество слоев, содержащихся в конструкции платы. Если доска состоит из 10 и более слоев, сверление отверстий будет более трудоемкой задачей из-за толщины. Если материал сверхпрочный и его трудно сверлить, это также повлияет на цену.

6. Минимум трассировки и пространства

Для передачи тока по печатной плате без угрозы перегрева и повреждения платы в конструкции платы должна быть предусмотрена достаточная ширина дорожек. На досках всех размеров существует простая зависимость между шириной дорожки и грузоподъемностью. Часть первого определяет второе. Более того, поперечное сечение дорожек коррелирует с толщиной меди.

Следует отметить, что пропускная способность трассы не обязательно соответствует площади поперечного сечения. Фактически, максимальное значение тока, которое может удерживать дорожка, не может быть легко рассчитано, независимо от ширины дорожки или повышения температуры. На пропускную способность тока также могут влиять контактные площадки, переходные отверстия и другие элементы платы.

На плате с большим количеством контактных площадок вы можете столкнуться с исключительной емкостью. Если это не учитывать в процессе пайки, может образоваться чрезмерная площадь поперечного сечения, и могут возникнуть переходные выбросы.

Чтобы избежать таких ситуаций, производители плат увеличивают ширину дорожки, если это возможно. В качестве альтернативы они могут добавить дополнительную паяльную маску к дорожкам, которые в противном случае могли бы сгореть. Эти шаги могут увеличить стоимость производства печатной платы.

7. Толщина печатной платы и соотношение сторон

До недавнего времени толщина печатной платы играла лишь незначительную роль в общей стоимости, хотя все это может измениться в ближайшие годы. Более толстый материал может быть более дорогостоящим для приобретения, ламинирования и формирования печатной платы, особенно если сама конструкция очень сложная.

Более тонкий материал, как правило, ставит линию печатных плат в несколько более дешевую категорию, потому что для производства под рукой требуется меньше материала. На стоимость плиты в зависимости от толщины также может влиять тип материала, используемого в данном производстве.

Стандартная толщина печатной платы составляет 1,6 мм (0,063 дюйма). В последнее время более толстые доски стали более дорогими, хотя общеотраслевая ставка так и не была установлена. В целом, от производителя зависит, будет ли более тонкая плита толщиной 0,8 мм стоить дешевле или равной плате стандартной толщины.

Цена более толстой доски может быть значительно выше, если она также имеет большее соотношение сторон. Если доска состоит из нескольких слоев по своей толщине и имеет большие размеры, для ее изготовления потребуется больше материала и больше работы. Следовательно, на стоимость может влиять не столько толщина доски, сколько размеры или количество слоев, которые увеличивают толщину.

8. Пользовательские или уникальные характеристики

На стоимость производства печатных плат также могут влиять уникальные элементы дизайна в данном производстве. Если вы придете к производителю печатных плат с нестандартными спецификациями, это может удорожить ее производство, даже если сама плата небольшая и состоит всего из одного или двух слоев. Реальным определяющим фактором в этом отношении будет то, требуют ли рассматриваемые функции специальных инструментов или навыков для достижения. Примеры пользовательских спецификаций могут включать:

• Контурные края : Производство печатных плат с закругленными краями может стоить дороже, особенно тех, для которых требуется трассировка по оси Z.
• Боковое покрытие : В некоторых конструкциях печатных плат предусмотрены металлические края для повышения электромагнитной совместимости.
• Зазор паяльной маски: Если требуется дополнительный зазор и толщина паяльной маски, это увеличит затраты.

Специальные функции требуют специальных навыков. Если ваш проект включает в себя детали, которые трудно изготовить и которые не относятся к тем деталям, которые производители печатных плат собирают на регулярной основе, это может ограничить количество людей, которые могут работать над производством. Это, в свою очередь, может привести к более трудоемкому производству. Если общее производство занимает дополнительные часы, ваши доски в конечном итоге будут стоить дороже.

Для уникального дизайна платы часто требуются специальные инструменты. Если в плате требуется множество отверстий необычного размера, который не соответствует одному из стандартных диаметров, компании, которая обрабатывает ваш заказ, может потребоваться приобрести необходимый инструмент и выставить вам счет за связанные с этим расходы. Кроме того, вас могут попросить предоставить инструменты, необходимые для специального запроса на проектирование. Это соглашения, которые должны быть оговорены до любого контракта с производителем печатных плат.

Чтобы избежать исключительно высоких затрат, которые могут быть связаны с уникальными запросами на дизайн печатной платы, рассчитайте потенциальную стоимость вашего проекта до начала производства. Определите пользовательские спецификации дизайна и шаги, необходимые для его реализации. Убедитесь, что производитель печатных плат понимает эти детали, чтобы избежать дорогостоящих проб и ошибок.

Платы различных конструкций от Millennium Circuits Limited

Свойства материала печатной платы могут существенно повлиять на стоимость сборки, равно как и размер платы и количество задействованных слоев. Чтобы расходы оставались на разумном уровне, всегда лучше заранее сравнить материалы печатных плат, чтобы увидеть, что лучше всего подойдет для вашей конструкции.

В Millennium Circuits мы работаем с каждым клиентом, чтобы гарантировать, что они получат нужные им платы именно так, как они им нужны. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить предложение по вашим спецификациям.