電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程需要決定影響印刷電路組件（PCA）的成本和性能。

一般原則

能夠快速估算設(shè)計(jì)對(duì)成本的影響是有價(jià)值的。由于縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的壓力越來(lái)越大，設(shè)計(jì)工程師可能無(wú)法使用試錯(cuò)法和報(bào)價(jià)來(lái)調(diào)整新設(shè)計(jì)。此外，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期越長(zhǎng)，因任何原因引入設(shè)計(jì)變更的難度就越大。在產(chǎn)品規(guī)劃和邏輯設(shè)計(jì)的早期階段做出的決策對(duì)最終成本的影響比通常實(shí)現(xiàn)的要大。

當(dāng)工程師和設(shè)計(jì)師了解導(dǎo)致印刷電路板（PCB）成本的因素時(shí)， PCA以及他們的決策如何優(yōu)化性能和成本，不僅可以為即時(shí)采購(gòu)訂單節(jié)省資金，而且還可以在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)節(jié)省資金。

定價(jià)模型

PCB制造商和PCA裝配商都在努力賺錢(qián)，他們希望通過(guò)至少一些利潤(rùn)來(lái)收回他們的費(fèi)用。雖然許多因素導(dǎo)致了這些費(fèi)用，但設(shè)計(jì)師，工程師和供應(yīng)鏈管理專(zhuān)業(yè)人員對(duì)他們可以通過(guò)自己的設(shè)計(jì)選擇直接控制的事物最感興趣。

任何制造工廠的運(yùn)營(yíng)成本都將包括開(kāi)銷(xiāo)管理，銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)等。然而，這些通常被認(rèn)為是設(shè)計(jì)獨(dú)立的并且不受客戶(hù)控制。同樣，獲利的加價(jià)更少取決于設(shè)計(jì)，更多的是供應(yīng)商想要贏得這項(xiàng)業(yè)務(wù)，競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境和其他戰(zhàn)略考慮因素的程度。

可以估算與設(shè)計(jì)相關(guān)的成本通過(guò)查看生產(chǎn)中使用的材料的成本加上使用的任何過(guò)程的分配成本，調(diào)整因檢查或測(cè)試期間發(fā)生故障而產(chǎn)生的任何產(chǎn)量損失。圖1顯示了一些成本因素。

圖1：定價(jià)中的各種因素制造商的模型。

用于構(gòu)建PCB的材料是直接材料成本的來(lái)源。這包括銅箔，預(yù)浸料，覆銅芯層壓板和阻焊膜?？梢詮陌迕娣e和板結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)容易地確定材料成本，例如層壓板類(lèi)型，層數(shù)和預(yù)浸料層的數(shù)量。它還包括任何沉積的金屬層，盡管除了金之外，這個(gè)成本可以忽略不計(jì)。對(duì)于PCA，這肯定會(huì)包括物料清單中的任何附加組件。

制造過(guò)程的特點(diǎn)是可變成本取決于生產(chǎn)的單元數(shù)量，而固定成本則取決于生產(chǎn)單元的數(shù)量?？勺兂杀景ㄩg接消耗品，人工和維護(hù)。固定成本。例如資本設(shè)備的折舊，無(wú)論是否使用該過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生。從與設(shè)計(jì)相關(guān)的成本的角度來(lái)看，這些可以作為總工藝成本集中在一起。

PCB或PCA供應(yīng)商的具體成本模型可能會(huì)有所不同，但是，許多運(yùn)營(yíng)部門(mén)使用成本中心的概念。適用于通過(guò)中心的每個(gè)單位的具體分配。

供應(yīng)商的內(nèi)部首次通過(guò)收益也必須考慮到成本中，原因有幾個(gè)。 PCB難以返工，并且由于長(zhǎng)期可靠性的風(fēng)險(xiǎn)，許多客戶(hù)更愿意供應(yīng)商廢棄任何未通過(guò)測(cè)試的電路板。

而不是計(jì)算每種新設(shè)計(jì)的自下而上的成本，PCB制造商通常創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)定價(jià)矩陣，為報(bào)價(jià)提供依據(jù)。該矩陣假設(shè)一組標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)特征，包括層壓材料，外層表面光潔度，最小導(dǎo)體寬度，最小孔尺寸，并使用這些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)估算給定電路板尺寸和層數(shù)的成本。電路板設(shè)計(jì)的任何特性偏離標(biāo)準(zhǔn)材料和加工都會(huì)增加成本，并作為價(jià)格加法器或其自己的定價(jià)模型進(jìn)行核算。 PCA組裝商使用組件物料清單和類(lèi)似的矩陣進(jìn)行報(bào)價(jià)。

雖然每個(gè)工廠或供應(yīng)商可能都有自己的內(nèi)部和保密成本模型，但我們可以根據(jù)平均市場(chǎng)價(jià)格數(shù)據(jù)推斷出不同設(shè)計(jì)特征的相對(duì)成本貢獻(xiàn)。圖2顯示了2016年7月對(duì)中國(guó)PCB供應(yīng)商的調(diào)查結(jié)果，其中不同層數(shù)的PCB的價(jià)格范圍（每平方英寸美分）。在絕對(duì)價(jià)格數(shù)據(jù)不可用的情況下，仍然可以使用比率或相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)價(jià)格來(lái)比較設(shè)計(jì)選項(xiàng)。

物料成本動(dòng)因

對(duì)于PCB而言，材料成本的主要驅(qū)動(dòng)因素是介電層壓板，包括覆銅芯和預(yù)浸料。與層壓板成本相關(guān)的設(shè)計(jì)決策包括材料本身類(lèi)型，板尺寸和層數(shù)。

材料類(lèi)型

玻璃纖維增強(qiáng)FR- 4當(dāng)然仍然是PCB的默認(rèn)選擇，目前可提供具有各種熱特性的無(wú)DiCY或無(wú)鹵素品種。有更便宜的材料，如紙酚醛，但它們的性能可能無(wú)法滿(mǎn)足成品PCA的電氣和熱要求。在光譜的另一端是更昂貴和奇特的材料，使用不同的樹(shù)脂和增強(qiáng)材料用于高速或低熱膨脹應(yīng)用。對(duì)于雙面多層板，層壓板類(lèi)型對(duì)板成本的影響是最顯著的成本因素，僅次于訂單量。

板尺寸和層數(shù)

這些決定了使用了多少材料，供應(yīng)商將這些作為任何報(bào)價(jià)的起點(diǎn)。 PCB制造商構(gòu)建面板，然后將它們切割成單獨(dú)的板，因此，當(dāng)您為整個(gè)面板付費(fèi)時(shí)，最大化面板利用率具有明顯的優(yōu)勢(shì)。供應(yīng)商將與客戶(hù)合作，優(yōu)化電路板尺寸，電路板間距和面板布局，使用嵌套和旋轉(zhuǎn)，以最大限度地減少未使用的空間。

圖2：基于std的層數(shù)的典型定價(jià)矩陣。 FR-4和商品設(shè)計(jì)規(guī)則

設(shè)計(jì)人員添加層以提供更多的信號(hào)路由區(qū)域，尤其是當(dāng)整個(gè)電路板尺寸受到限制時(shí)。

更高的電路板厚度可以貢獻(xiàn)更高的PCB成本，部分原因是所需的層壓板數(shù)量略多，但也因?yàn)樾枰菢?biāo)準(zhǔn)厚度的銅包層芯材。

標(biāo)準(zhǔn)PCB使用銅作為主要導(dǎo)電介質(zhì)，但是銅相對(duì)便宜并且很少成為材料成本考慮因素，即使對(duì)于用于高電流應(yīng)用的較厚的銅包覆材料也是如此。厚銅的較大影響是對(duì)較小特征的蝕刻容差。與HASL施加的無(wú)鉛焊料相比，常見(jiàn)的表面處理對(duì)電路板成本有輕微影響，除了金，鎳，銀或鈀之外，其他例外情況除外。

工藝成本驅(qū)動(dòng)因素

當(dāng)使用設(shè)計(jì)規(guī)則時(shí)，特定的成本驅(qū)動(dòng)因素超出構(gòu)成圖2中所示典型成本矩陣的商品設(shè)計(jì)規(guī)則。如圖3所示，如果沒(méi)有額外成本，設(shè)計(jì)規(guī)則在標(biāo)準(zhǔn)矩陣內(nèi)。但如果超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，則成本與實(shí)際值相關(guān)聯(lián)，直至達(dá)到超出其標(biāo)準(zhǔn)慣例的條件。設(shè)計(jì)規(guī)則可能超過(guò)這一點(diǎn)，但只能達(dá)到過(guò)程將不再起作用的“截止”。每個(gè)供應(yīng)商都有自己的成本驅(qū)動(dòng)因素！

對(duì)于PCB工廠，邏輯生產(chǎn)成本驅(qū)動(dòng)因素包括

?內(nèi)層處理（成像，蝕刻，檢查）

?層壓

?鉆孔

?外層加工（電鍍，蝕刻，最終表面處理）

?焊料掩模

?圖形印刷

?分板

?最終檢查和電氣測(cè)試

?其他特殊工藝（例如，金連接器指）

對(duì)于PCA工廠，這些是

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?焊膏印刷

?表面貼裝元件放置

?熱回流

?通孔元件放置

?波峰焊

?手動(dòng)放置元件

?最終檢查和電氣測(cè)試

圖3：使用的設(shè)計(jì)規(guī)則將是常見(jiàn)的成本直到它們成為特定成本驅(qū)動(dòng)因素并將成本增加到流程最小能力。

標(biāo)準(zhǔn)處理定義了電路板定價(jià)的基準(zhǔn)，并在引用的模型中自動(dòng)計(jì)算電路板面積和層數(shù)。以下是設(shè)計(jì)如何影響PCB或PCA總工藝成本的一些示例：

某些電路板設(shè)計(jì)必須多次通過(guò)工藝。在最簡(jiǎn)單的情況下，層數(shù)將決定內(nèi)層處理速率的應(yīng)用次數(shù)。雙面表面貼裝組件需要至少兩次通過(guò)元件放置和回流。埋孔或盲孔通常需要順序?qū)訅骸?/p>

由于鉆孔工藝成本通常以每孔表示，因此該成本將取決于堆疊高度或可以的面板數(shù)量一次鉆孔，這又取決于鋼板厚度和最小孔徑。

大多數(shù)成本中心都處理完整的面板，因此可以使用的圖像或紙板越多在單個(gè)面板上設(shè)計(jì)，每個(gè)板的工藝成本越小。

請(qǐng)注意，可以添加一次性流程，如初始設(shè)置和軟工具打印作為第一個(gè)采購(gòu)訂單的收費(fèi)或分配到多個(gè)訂單。

標(biāo)準(zhǔn)定價(jià)模型中未包含的任何其他PCB或PCA流程步驟將增加成本，例如孔堵，斜切，或電鍍邊緣或槽。這包括需要更大控制的特殊工藝，以實(shí)現(xiàn)所需的公差，例如電路板厚度，孔尺寸和受控阻抗應(yīng)用。由于需要?jiǎng)趧?dòng)力，手動(dòng)過(guò)程顯然比自動(dòng)過(guò)程昂貴。這包括手動(dòng)編帶或屏蔽，手動(dòng)分離以及無(wú)法裝入取放機(jī)器的組件的手動(dòng)放置。