Produktdesign und -optimierung sind in jedem Herstellungsprozess von entscheidender Bedeutung. Sie tragen zur Senkung der Produktionskosten bei, und die Leiterplattenfertigung bildet hier keine Ausnahme.
PCBs (gedruckte Leiterplatten) sind in elektronischen Geräten unverzichtbar. Ihr Design und ihre Montage hängen hauptsächlich von den Anforderungen des Geräts ab. Beispielsweise können starre und flexible PCBs in jedem gewünschten Produkt verwendet werden. Eine starre PCB eignet sich für einfachere Designs, während flexible PCBs ideal für komplexe Designs sind.
Der Preis ist auch ein wichtiger Parameter beim Entwurf einer Leiterplatte. Flexible Leiterplatten sind viel teurer als starre Leiterplatten. Wenn Ihr Produkt problemlos auf starren Leiterplatten laufen kann, ist es besser, starre Leiterplatten anstelle von flexiblen zu wählen. Vor allem müssen Sie prüfen, wie der Markt auf den Endpreis Ihres Produkts reagiert. Denken Sie an die Dinge, die die Kosten für die Herstellung und Montage von Leiterplatten ausmachen.
Faktoren, die die Preise für die Herstellung und Montage von Leiterplatten beeinflussen
Im Folgenden werden einige Faktoren beschrieben, die sich auf die Herstellung und Montage von Leiterplatten auswirken. Jeder Faktor wirkt sich direkt auf die Leistung des Endprodukts aus. Wenn Sie diese Faktoren kennen, können Sie die beste Leiterplattenfabrik auswählen.
#1. PCB-Lieferung
Lieferformalitäten wirken sich erheblich auf die Kosten von PCB-Montagediensten aus. Hier sind drei Dinge, die Sie beachten sollten. (1) Einige Kunden verlangen eine vorzeitige Lieferung. Diese dringende Lieferung zwingt die Mitarbeiter des Unternehmens zu Überstunden, was die Arbeitskosten erhöht. Insgesamt erhöht dies die Preise für die Herstellung und Montage von PCBs.
(2) Spezielle Logistik kann sich auch auf die Lieferkosten auswirken. Manche Kunden verlangen möglicherweise Wetterkontrolle oder besondere Sicherheit beim Versand. Luftfracht und Expressversand sind ebenfalls Teil der speziellen Logistik. (3) Manche Kunden ändern den Produktionsplan, während ihr Produkt bereits in der Produktion ist. In diesen Situationen können die Kosten ebenfalls steigen oder sinken.
#2. PCB-Design
Auch die Komplexität des PCB-Designs wirkt sich auf die PCB-Fertigungs- und Montagekosten aus. Die Anzahl der Schichten, die Leiterbahnbreite und die Komponentendichte sind alle sehr wichtig. Die Herstellung von mehrschichtigen PCBs ist beispielsweise komplex. Außerdem erfordern feinere Leiterbahnbreiten oder engere Abstände eine präzise Fertigung. Wenn Sie all diese Faktoren zusammenrechnen, steigt der Endpreis normalerweise.
#3. PCB-Layout
Ein weiterer wichtiger Faktor, den Sie berücksichtigen müssen, ist das Layout. Eine Leiterplatte besteht im Allgemeinen aus einigen Schichten, Leiterbahnen, Abständen und Plattenabmessungen. Kurz gesagt, ein Leiterplattenlayout umfasst alles außer den Komponenten.
Ein komplexes Layout besteht im Allgemeinen aus mehreren Schichten, feineren Spuren und kleinen Abständen. Ein einfaches Layout kann jedoch nur ein- oder doppelseitige Schichten enthalten.
Komplexe Layouts erfordern eine präzisere Fertigung. Auf der anderen Seite erfordern benutzerdefinierte Layouts zusätzliches Design, technische Überprüfung und Tests. Standardlayouts bieten Ihnen in diesem Fall jedoch günstigere Optionen.
#4. PCB-Größe
Die Größe der Leiterplatte hat große Auswirkungen auf die Kosten der Leiterplattenherstellung und -montage. Wie üblich benötigen größere Leiterplatten mehr Materialien und Komponenten. Obwohl größere Leiterplatten den Bedarf an kleineren beschränken, ist ihre Herstellung auch einfach. Diese Leiterplatten sind jedoch ideal für größere Geräte.
Kleinere Leiterplatten hingegen benötigen mehr Komponenten in kompakter Größe. Möglicherweise benötigen Sie sogar mehr als eine Schicht. Letztendlich wird der Herstellungsprozess komplexer, was letztendlich den Preis erhöht.
#5. PCB-Material
Ihre Wahl der Leiterplattenmontage und der Fertigungsmaterialien wirkt sich stark auf Kosten und Leistung aus. Ein Leiterplattenlayout besteht normalerweise aus vier Hauptschichten. Die erste Schicht oben ist die Siebdruckschicht, auch als oberer Siebdruck bekannt. Diese Schicht hilft normalerweise bei der Identifizierung verschiedener Aspekte, wie z. B. Komponenten und Testpunkte.
Anschließend bedeckt die Lötstopplackschicht die Kupferleiterbahnen, um sie vor Oxidation zu schützen. Später wird die Kupferschicht auch als Leiterbahnschicht bezeichnet. Schließlich wird die Substratschicht als Basisschicht bezeichnet, die Ihrer Leiterplatte strukturellen Halt verleiht.
Die Trägerschicht besteht normalerweise aus Glasfaser oder FR4. Dabei steht FR für feuerhemmend. Dieses Material ist langlebig und perfekt für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet. Möglicherweise finden Sie auch eine günstigere Option, Phenole oder Epoxide. Dieses Material ist jedoch nicht für extreme Bedingungen geeignet. Die anderen verwendeten Materialien sind für alle Arten von Leiterplatten gleich.
#6. Leiterbahnbreite und -abstand auf der Leiterplatte
Die Leiterbahnbreite einer Leiterplatte bezieht sich auf die Breite der leitfähigen Schicht, die zur Herstellung der Leiterplatte verwendet wird. Diese goldene, gelblich aussehende Schicht auf Leiterplatten sind tatsächlich die Leiterbahnen oder Leiterbahnen der Leiterplatte. Der Abstand in einer Leiterplatte hingegen ist der Raum zwischen Leiterbahnen, Pads oder Löchern, auch als Durchkontaktierung bezeichnet. Diese beiden Faktoren sind sehr wichtig für die Bestimmung der Gesamtleistung der Leiterplatte.
Wie wirken sich diese beiden Faktoren auf die Kosten der Leiterplattenherstellung und -montage aus? Eine schmalere Leiterbahnbreite kann eine präzise Fertigung, bessere Ausrüstung und engere Toleranzen erfordern.
#7. Größe des PCB-Bohrlochs
Ein PCB-Bohrloch oder Via ist ein kleines Loch, das durch die PCB-Schichten gebohrt wird. Seine Hauptaufgabe besteht darin, verschiedene Schichten der PCB zu verbinden. Wenn es mit Kupfer beschichtet ist, wird es als PTH oder Plated Through Hole bezeichnet. Wenn es nicht beschichtet ist, wird es als NPTH oder Non-Plated Through Hole bezeichnet.
Das Herstellen der schmaleren Löcher erfordert Präzisionsfertigung. Außerdem kann für bestimmte Arten von Durchkontaktierungen ein spezielles Bohrverfahren erforderlich sein. Blinde Durchkontaktierungen und vergrabene Durchkontaktierungen sind bemerkenswert. Sie sehen also, dass das Herstellen von Bohrlöchern oder Durchkontaktierungen die Kosten der Leiterplattenherstellung beeinflusst.
#8. PCB-Oberflächenbehandlung
Bei der Herstellung und Montage von Leiterplatten verwenden Leiterplattenfabriken unterschiedliche Arten der Oberflächenbehandlung von Leiterplatten. HASL, ENIG und OSP sind die am häufigsten verwendeten.
HASL ist billiger, eignet sich jedoch nicht für Leiterplattenteile mit feinem Rastermaß und mehrschichtige Leiterplatten. Für eine bessere Qualität können Sie ENIG oder chemisch Nickel-Gold verwenden. ENIG ist jedoch viel teurer als HASL. Sie können auch OSP in Betracht ziehen, das genauso teuer ist wie die zuvor genannten Methoden.
#9. PCB-Kupferdicke
Die Kupferdicke auf Leiterplatten liegt im Allgemeinen zwischen 1.4 und 2.8 mil (0.035 mm bis 0.07 mm). Diese Dicke hängt normalerweise davon ab, wie viel Strom durch sie fließt. Daher muss die Dicke bei Hochstrom-Leiterplatten größer sein. Typische Beispiele sind Leistungsverstärker, Motorsteuerungen, Netzteile und mehr.
Bei Leiterplattenmontagediensten wirkt sich die Kupferdicke erheblich auf die Produktionskosten aus. Achten Sie daher beim Entwurf Ihrer Leiterplatte auf die Ampere-Bewertung.
#10. PCB-Prototyping
Die Prototypenfertigung von Leiterplatten ist Teil der kundenspezifischen Fertigung. Da diese Leiterplatten von Standardgrößen abweichen, müssen sie individuell angefertigt werden. Typischerweise werden sie in kleinen Stückzahlen hergestellt. Später können Kunden größere Stückzahlen bestellen.
Die Entwicklung von PCB-Prototypen hat erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtkosten der PCB-Herstellung und -Montage, da sie Design, technische Überprüfung und Tests umfasst. Außerdem dauert die Entwicklung von PCB-Prototypen länger als bei PCBs in Standardgröße.
#11. PCB-Tests
Auch das Testen von Leiterplatten ist ein wesentlicher Bestandteil der Leiterplattenherstellung. Jeder Leiterplattenhersteller muss dies tun, bevor er das Produkt ausliefert. Einige typische Tests sind AOI, ICT, FCT und mehr. Die Kosten können je nach Komplexität der Leiterplatte variieren. Wie viele Testpunkte gibt es? Welche Testgeräte werden benötigt?
Hochwertige Leiterplatten müssen oft zusätzlich getestet werden. Beispielsweise müssen HDI-Leiterplatten häufig auf Mikrodurchkontakte geprüft werden. Kundenspezifische Tests oder spezielle Kundenanforderungen können die Gesamtkosten ebenfalls erhöhen.
#12. PCB-Qualitätskontrolle
Zusätzlich zu den regulären Tests können zusätzliche Tests erforderlich sein. Kunden können weitere Zertifizierungen anfordern, z. B. Umwelt-, Sicherheits- und elektrische Tests. Beispielsweise müssen die in der Medizinbranche verwendeten Leiterplatten über ein Biokompatibilitätszertifikat verfügen. Die Umweltzertifikate können RoHS, REACH und mehr umfassen.
Andererseits benötigt die Automobilindustrie möglicherweise Zertifikate für Wärme- und Vibrationstests. In der Luft- und Raumfahrt-, Schifffahrts- und Roboterindustrie können andere Situationen beobachtet werden. Diese zusätzlichen Tests und Zertifizierungen können die Gesamtkosten Ihrer Leiterplattenmontage erhöhen.
#13. Frachtkosten
Schließlich wirken sich auch die Frachtkosten stark auf die Kosten der Zusammenarbeit mit einem Hersteller von Leiterplatten aus. In diesem Fall spielt der Standort der Fabrik eine entscheidende Rolle. Eine Überseesendung kostet mehr als eine Inlandssendung. Internationale Sendungen beinhalten Zollgebühren und andere Bearbeitungsgebühren.
Luftfracht ist im Allgemeinen teurer als Seefracht, aber Sie erhalten Ihr Produkt schnell. Die schnellste Lieferung ist innerhalb von drei Tagen möglich. Wenn Sie die Lieferung jedoch per Schiff erhalten, müssen Sie je nach Standort Ihres Landes möglicherweise 15 Tage bis 1 Monat warten. Seefracht ist viel billiger als Luftfracht.
Tipps zur Reduzierung Ihrer Kosten für Leiterplattenherstellung und -montage
Der obige Abschnitt zeigt, welche Faktoren die Kosten der Leiterplattenherstellung und -montage beeinflussen. In diesem Abschnitt erhalten Sie einige Expertentipps, um diese Kosten so weit wie möglich zu senken. Allerdings ist es ein Muss, die Kosten unter Kontrolle zu halten, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen.
Tipp Nr. 1: Vereinfachen Sie Ihren Schaltungsentwurf
Überprüfen Sie zunächst das Design Ihres Produkts. Benötigt es eine kompakte Leiterplatte? Ist eine größere Leiterplatte möglich? Basierend auf Ihrer Bewertung können Sie Ihr Schaltungsdesign vereinfachen. Dadurch können die Kosten erheblich gesenkt werden.
Tipp Nr. 2: Reduzieren Sie die Anzahl der Schichten
Eine der effektivsten Möglichkeiten, die Herstellungs- und Montagekosten von Leiterplatten zu senken, besteht darin, die Anzahl der Schichten zu reduzieren. Jede zusätzliche Schicht erhöht die Kosten der endgültigen Leiterplatte. In diesem Fall können Sie fachkundige Hilfe in Anspruch nehmen.
Tipp Nr. 3: Verwenden Sie Standardkomponenten
Verwenden Sie Standardkomponenten auf Ihrer Leiterplatte. Widerstände, Kondensatoren, Dioden und ICs müssen beispielsweise leicht zu finden sein. Komponenten mit benutzerdefinierten Spezifikationen können teurer sein. Die Wahl von Standardkomponenten erleichtert auch den Austausch und die Wartung.
Tipp Nr. 4: Versuchen Sie, Größe und Form der Leiterplatte zu optimieren
Beurteilen Sie beim Entwurf, wie die Leiterplatte am besten in Ihr Gerät passt. In diesem Fall können Sie die Form und Größe des Panels anpassen. Ein größeres Panel mit weniger Komponenten ist keine effiziente Lösung.
Tipp Nr. 5: Wenden Sie erweiterte DFM-Prinzipien an
DFM steht für Design for Manufacturability und ist bei der Herstellung von Leiterplatten unverzichtbar. Es enthält einige Richtlinien, die Ihnen bei der Optimierung Ihres Leiterplattendesigns helfen können. Darüber hinaus reduziert es Fehler und Nacharbeit. Die Einhaltung von DFM kann dazu beitragen, die Kosten bei der Montage von Leiterplatten zu senken.“
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