Tworzenie szacunkowego kosztorysu produkcji PCB

O ile nie dostaję zlecenia przygotowania układu od producenta, moi klienci zwykle pytają, czy to ja jestem producentem. Moja firma nie produkuje płytek, ale uważam, że trzeba informować klientów o kosztach produkcji płytek PCB. Gdy gromadziłem kosztorysy produkcji PCB dla niektórych z moich pierwszych projektów, zacząłem lepiej rozumieć główne czynniki kosztowe produkcji płytek i sposób prawidłowego tworzenia kompleksowego kosztorysu dla moich klientów.

Niektórzy producenci udostępniają bardzo wygodne kalkulatory kosztorysów produkcji PCB, z których można korzystać, jednak rzeczywiste koszty zależą od wielu czynników. Zadaniem przedsiębiorcy, który produkuje własne płytki albo zarządza produkcją, testowaniem i dostawą dla nowego projektu, jest udzielenie klientom pomocy w zrozumieniu głównych czynników kosztowych dotyczących nowych płytek. Oto metoda sporządzenia wyceny kosztów produkcji zarówno w przypadku producentów lokalnych, jak i zagranicznych.

Co wpływa na kosztorys produkcji PCB?

Wiele czynników może wpływać na koszty produkcji. Zasadniczo koszt produkcji wzrasta w miarę produkowania większej liczby płytek, zwiększenia liczby przelotek na płytce, stosowania mniejszych ścieżek/przelotek/otworów montażowych oraz zwiększenia liczby podzespołów na płytce. Jednakże te koszty nie mają charakteru liniowego. Inaczej mówiąc, podwojenie liczby produkowanych płytek nie spowoduje podwojenia całkowitych kosztów zamówienia.

Wynika to z pewnych istotnych powodów. Każdy proces produkcji obejmuje pewne stałe koszty, takie jak koszty narzędzi, weryfikacja projektu, przygotowanie wzorca itd., zależnie od konkretnych wymagań. Pozostałe koszty są zmienne i są uzależnione od płytki. Koszt wyprodukowania płytki może być niższy w przypadku większych zamówień, co w mniejszym stopniu dotyczy panelizacji. Zamiast tego obniżenie kosztów wyprodukowania pojedynczej płytki osiąga się poprzez zamortyzowanie stałych kosztów w całym wolumenie produkcji.

Oto krótkie zestawienie głównych czynników kosztowych związanych z produkcją. Pamiętaj, aby uwzględnić każdy z tych obszarów przy tworzeniu kosztorysu produkcji płytki PCB.

Koszty testów i kontroli

Testowanie i kontrola to dwa istotne działania, które również trzeba zrealizować podczas produkowania nowej płytki. Produkcja i kontrola zgodnie z normą IPC-A-600 Class 3 jest droższa niż w przypadku normy Class 2; to samo dotyczy innych stosownych norm i klas. Producenci oferują również różne poziomy weryfikacji projektów i przeglądu inżynieryjnego podczas produkcji. Skorzystanie z pełnego przeglądu inżynieryjnego może znacząco podnieść koszt wyprodukowania płytki i zwykle wiąże się z dodatkowymi kosztami stałymi. Przed dodaniem przeglądu inżynieryjnego do kosztorysu koniecznie trzeba sprawdzić, co obejmuje tego rodzaju przegląd oraz ustalić, jakie pakiety wynikowe należy dostarczyć.

Czynniki wpływające na koszt montażu

Czynniki związane z kosztami montażu sprowadzają się do następujących elementów:

• Liczba pojedynczych podzespołów: Im więcej pojedynczych podzespołów, tym wyższe koszty, chociaż zamawianie hurtowych ilości może obniżyć koszt jednostkowy.
• Typy podzespołów: Montaż z zastosowaniem technologii SMD może być o ok. 50% droższy niż montaż przewlekany.
• Odległości między wyprowadzeniami podzespołów SMD: Przekonałem się, że to zależy od producenta. W przypadku stosowania technologii SMD na całej płytce niektórzy producenci nie pobierają dodatkowych opłat za podzespoły o mniejszym rozstawie wyprowadzeń.
• Obecność podzespołów BGA: Montaż podzespołu BGA może być o ok. 20% droższy w porównaniu do innych podzespołów SMD.
• Zgodność z wymogami PC-A-600 Class 3 oraz ITAR: Produkcja i montaż zgodnie z wymogami normy IPC-A-600 Class 3 może pociągać za sobą znacznie większe koszty, chociaż jakość finalnego produktu będzie o wiele wyższa. W przypadku USA projekt może podlegać wymogom ITAR. Gotowe płytki PCB muszą wtedy spełniać wymogi ITAR w zakresie integralności danych, integralności płytki PCB oraz transportu, co może się wiązać z dodatkowymi kosztami.

Jeżeli montaż nie jest realizowany ręcznie, koszty montażu nie rosną liniowo wraz ze wzrostem liczby płytek. Inaczej mówiąc, w przypadku montażu automatycznego podwojenie liczby płytek nie powoduje podwojenia kosztów montażu. Niektóre koszty montażu są związane z narzędziami i programowaniem maszyn, a reszta kwoty stanowi opłatę za czas pracy maszyn.

Koszty podzespołów podlegają podobnej zasadzie. Przy zamawianiu większych ilości można osiągnąć inny poziom cenowy, przez co koszt jednostkowy może się obniżyć. To jedyny powód, dla którego warto kupować od pojedynczego dostawcy, zamiast dywersyfikować pulę dystrybutorów.

Produkcja płytek PCB w kraju i za granicą

Osobiście wolę korzystać z usług lokalnych producentów, bo daje mi to większą kontrolę nad całym procesem. Jeśli chodzi o podstawowe projekty, to przekonałem się, że chińscy producenci zapewniają odpowiednią jakość, chociaż potrafią oskubać do ostatniego grosza za nieistotne dodatki do zamówienia (np. określone elementy drukowania sitowego, testowanie, kolor maski lutowniczej). W przypadku bardziej zaawansowanych projektów lub gdy trzeba spełnić konkretne wymogi dotyczące testowania, wolę korzystać z producentów lokalnych, ponieważ mogę wtedy porozmawiać z kimś bezpośrednio przez telefon.

Jeśli chodzi o koszty, to cena jednostkowa za płytkę wyprodukowaną lokalnie (w moim przypadku w USA) może być 5-krotnie wyższa niż cena za tę samą płytkę wyprodukowaną za granicą przy takim samym czasie realizacji. Montaż to całkowicie inna sprawa, gdyż nie wszyscy producenci zapewniają montaż na miejscu i trzeba uzyskać wycenę z firmy montażowej. Konieczność przetransportowania płytek od producenta do firmy montażowej również wydłuża czas realizacji, co zwiększa niematerialne koszty nowego produktu.

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy Altium

Autor: Zachariah Peterson

Kontakt w Polsce: Paweł Czyż 692 273 540

Zapraszamy 15 września 2023 na TEK.day Gdańsk, zapisz się już dziś!