Czynniki wpływające na cenę PCB

Liczba warstw

Liczba warstw jest głównym czynnikiem definiującym złożoność płytki drukowanej, a co za tym idzie, im większa liczba warstw, tym wyższy koszt. Należy też pamiętać, że liczba warstw nie obejmuje warstw niemiedzianych, takich jak maski lutownicze lub sitodruki.

Wymiary (czynnik geometryczny)

Wymiary, reprezentowane przez długość (X) i szerokość (Y), są kluczowe w produkcji PCB z kilku powodów:

• Wykorzystanie materiałów: wydajne rozmiary płytek minimalizują odpady i koszty, podczas gdy nieregularne kształty skutkują powstawaniem resztek materiałów i zwiększają wycenę
• Złożoność cięcia: nieregularne kształty często wymagają specjalistycznych narzędzi i technik cięcia, co podnosi koszty produkcji.
• Wpływ na panelizację: wymiary płytki drukowanej wpływają na liczbę płytek, które zmieszczą się na jednym panelu, co wpływa na wykorzystanie materiałów i wydajność montażu.
• Wpływ na dalsze procesy: Rozmiar płytki drukowanej wpływa na inne procesy produkcyjne, takie jak lutowanie i testowanie, pośrednio wpływając na całkowity koszt.
• Problemy konstrukcyjne: Większe lub nieregularnie ukształtowane płytki mogą wymagać dodatkowych wzmocnień, co zwiększa całkowity koszt.

Materiały

Wybór materiału jest krytycznym elementem, który znacząco wpływa zarówno na cenę, jak i wydajność płytki drukowanej. FR4 jest powszechnie stosowany ze względu na atrakcyjny balans kosztów i jakości, ale nawet w przypadku tego standardowego materiału wahania wagi miedzi mogą zmieniać jego cenę.

W przypadku specjalistycznych potrzeb, takich jak aplikacje o wysokiej częstotliwości lub wysokiej temperaturze, mogą być wymagane specjalistyczne - a więc droższe - materiały. Ponadto, grubość warstw miedzi na płytce może dodatkowo wpłynąć na koszt i wydajność elektryczną.

Całkowita grubość

Całkowita grubość płytki PCB to kluczowy czynnik wykraczający poza jej wymiary, wpływający zarówno na wydajność, jak i koszt. Grubość można mierzyć na różne sposoby, w zależności od konkretnych potrzeb projektu. W niektórych przypadkach grubość może uwzględniać tylko odsłonięte metale, szczególnie w projektach, w których kluczowe znaczenie mają wysokość płytki lub ograniczenia mechaniczne. Alternatywnie, pomiar grubości może obejmować maski lutownicze i powlekanie metalu, szczególnie w aplikacjach, w których płytka jest narażona na obciążenia środowiskowe lub rygorystyczne wymagania elektryczne.

Metoda pomiaru grubości wpływa na koszty materiałów i procesy produkcyjne, takie jak wiercenie i trawienie. Na przykład grubsza płytka najczęściej wymaga więcej materiału i dłuższego czasu wiercenia, co ostatecznie wpływa na całkowity koszt. Dlatego też, aby sprostać wymaganiom projektu bez zawyżania kosztów, kluczowe jest odpowiednie zdefiniowanie całkowitej grubości.

Klasyfikacja i normy zgodności

Klasyfikacja płytki PCB odgrywa kluczową rolę w ustalaniu zarówno standardów jakości, jak i oczekiwań dotyczących kosztów dla projektu. Terminy takie jak Klasa II i Klasa III to nie tylko oznaczenia; dyktują poziom kontroli jakości, którym płyta zostanie poddana podczas jej produkcji. Na przykład klasa III jest zazwyczaj zarezerwowana dla płytek, które wymagają wysokiej niezawodności w systemach krytycznych, co w rezultacie wiąże się z wyższymi kosztami produkcji.

Podobnie oznaczenia wojskowe, lotnicze czy medyczne nie są jedynie etykietami, ale wskazują ramy regulacyjne, z którymi płytka musi być zgodna. Na przykład, w przypadku rynku amerykańskiego, płytka drukowana zgodna z ITAR musi spełniać surowe przepisy eksportowe USA, co wpływa nie tylko na wybór materiałów, ale także na cały łańcuch dostaw, zwiększając tym samym całkowity koszt. Inne regulacje krajowe mogą kłaść nacisk na materiały pozyskiwane lokalnie, co wpływa na dostępność i potencjalnie zwiększa koszty. Aplikacje medyczne i wojskowe wymagają przestrzegania rygorystycznych kontroli jakości i często wymagają specjalnych certyfikatów dla całego zakładu produkcyjnego.

Wykończenie powierzchni

Wykończenie powierzchni jest czymś znacznie więcej niż tylko elementem estetycznym; ma ono znaczący wpływ zarówno na parametry, jak i koszt płytki. Tradycyjne wykończenia, takie jak Hot Air Solder Leveling (HASL), od dawna są najpopularniejszym wyborem, ale wraz z rozwojem technologii, bardziej wyspecjalizowane wykończenia takie jak złoto zanurzeniowe lub srebro zanurzeniowe zyskują na popularności, szczególnie w zastosowaniach wymagających wysokiej częstotliwości lub wysokiej niezawodności.

Wykończenia zgodne z RoHS, wolne od niebezpiecznych substancji, takich jak ołów, stają się coraz bardziej powszechne na rynkach, na których obowiązują restrykcyjne przepisy dotyczące ochrony środowiska. Wykończenia te często kosztują więcej ze względu na użyte materiały i bardziej skomplikowane procesy.

Ponadto wykończenie powierzchni może mieć wpływ na zdolność płytki do wytrzymywania czynników środowiskowych, takich jak wilgotność lub jej przydatność do określonych technik montażu, takich jak lutowanie rozpływowe. Dlatego wybór wykończenia powierzchni powinien nie tylko odpowiadać wymaganiom wydajnościowym projektu, ale także być brany pod uwagę jako część ogólnego budżetu, ponieważ może znacząco wpłynąć na ostateczny koszt.

Pozostałe czynniki zwiększające koszt PCB

• Wahania masy miedzi: Powszechnym wyborem są płytki o masie miedzi powyżej dwóch uncji. Im większa masa miedzi, tym wyższa pojemność elektryczna, ale wiąże się to z wyższą ceną.
• Wielkość zamówienia: Ilość, którą zamawiasz, wpływa na koszt jednostkowy - większe zamówienia często mają niższy koszt jednostkowy ze względu na ekonomię skali.
• Kontrola impedancji: Potrzeba kontrolowanej impedancji w układach o dużej prędkości przesyłu danych stanowi kolejny czynnik decydujący o złożoności PCB, wymagając użycia specjalistycznych materiałów i metod produkcji.
• Materiały wysokotemperaturowe: Materiały o wysokiej stabilności termicznej (powyżej 130 Tg) są często droższe.
• Wymagania dotyczące konkretnej marki: Niektóre projekty mogą wymagać materiałów określonych marek, takich jak Isola, Rogers lub Nelco. Często mogą być droższe niż ich odpowiedniki generyczne. Specyfikacje IPC dotyczące wyboru materiałów: IPC-4101 i IPC-4103 to normy, które mogą ułatwić dobór zamiennika, umożliwiając dostawcom większą elastyczność, często po bardziej konkurencyjnej cenie.
• Rozwijające się alternatywy rynkowe: Tradycyjnie Rogers był kluczowym graczem w dostarczaniu materiałów dedykowanych aplikacjom o dużej prędkości przesyłu, ale marki takie jak Isola wkraczają na ten rynek z bardziej opłacalnymi i łatwo dostępnymi opcjami.

Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 6 marca 2025. Zapisz się tutaj!