Cómo afectan las decisiones de diseño de PCB al coste de fabricación

El coste de fabricación de las placas de circuito impreso depende en gran medida de las decisiones de diseño que se toman mucho antes de iniciar la producción. Las decisiones relacionadas con el diseño, el apilamiento, los materiales y las tolerancias pueden afectar significativamente a la complejidad de la fabricación, el rendimiento y el coste global.

Este artículo explica cómo el diseño de las placas de circuito impreso repercute directamente en el coste de fabricación y ofrece estrategias prácticas para optimizar los diseños en términos de rentabilidad, manteniendo al mismo tiempo la calidad y la fiabilidad.

Por qué Diseño de PCB Tiene un gran impacto en el coste

Un diseño de PCB no es sólo un plano eléctrico, sino también una instrucción de fabricación. Los diseños complejos requieren pasos de procesamiento adicionales, materiales especializados y controles de calidad más estrictos, todo lo cual incrementa el coste.

Razones clave por las que el diseño influye en el coste:

• La complejidad de la fabricación aumenta con la densidad del diseño
• Las especificaciones no normalizadas reducen la eficacia de la producción
• Las tolerancias estrechas reducen el rendimiento y aumentan los costes de inspección

Relación entre el número de capas y el coste

Cómo aumenta el coste de fabricación el número de capas

Cada capa adicional de PCB:

• Requiere laminación adicional de cobre
• Añade pasos de perforación y alineación
• Aumenta el consumo de material

Consejo para optimizar costes:
Utilice el número mínimo de capas necesarias para cumplir los requisitos de integridad de la señal y EMI.

Cuándo se justifica un mayor número de capas

Puede ser necesario un mayor número de capas para:

• Señales digitales de alta velocidad
• Colocación de componentes densos
• Control EMI avanzado

El objetivo es rendimiento rentableNo a las capas mínimas a toda costa.

Tipos de vías y su repercusión económica

Vías pasantes

• La opción más barata
• Adecuado para la mayoría de diseños de placas de circuito impreso estándar
• Alto rendimiento de fabricación

Vías ciegas y enterradas

• Exigir laminación secuencial
• Aumentar los pasos del proceso y el coste de inspección
• Adecuado sólo cuando la densidad de enrutamiento lo exige

Recomendación de diseño:
Evite las vías ciegas y enterradas a menos que las limitaciones de tamaño o rendimiento lo requieran.

Apilamiento y selección de materiales

Apilamientos estándar frente a personalizados

• Los apilamientos estándar están optimizados para la producción en serie
• El grosor dieléctrico personalizado aumenta el tiempo de preparación y los residuos

Buenas prácticas:
Siempre que sea posible, utilice los apilamientos estándar del fabricante.

Elección del material y coste

La selección del material afecta directamente al coste de la placa de circuito impreso:

• FR-4 es la opción más rentable
• Los materiales de alta Tg, alta frecuencia o núcleo metálico cuestan más
• Los materiales exóticos requieren un tratamiento especializado

Estrategia de ahorro:
Seleccione los materiales en función de las necesidades eléctricas y térmicas reales, no sobredimensione.

Tolerancias de diseño y rendimiento de fabricación

Anchura y espaciado de las trazas

• Las tolerancias más estrictas reducen el rendimiento de la fabricación
• Los anchos de traza avanzados requieren normas de inspección más estrictas

Recomendación:
Siga las normas conservadoras de anchura y espaciado de trazos siempre que sea posible.

Tamaño del orificio y relación de aspecto

• Los tamaños de broca pequeños aumentan el desgaste de la herramienta y el tiempo de perforación
• Las vías de alta relación de aspecto requieren un metalizado avanzado

Optimizar el tamaño de los orificios mejora el rendimiento y reduce los costes.

Diseño para la fabricación (DFM) como herramienta de costes

La DFM es una de las formas más eficaces de reducir el coste de las placas de circuito impreso.

Principios clave de DFM

• Utilice tamaños de broca estándar
• Minimizar los procesos especiales
• Evite las trazas de impedancia controlada innecesarias
• Diseño pensando en la panelización

La revisión temprana de DFM ayuda a identificar los factores de coste antes de que comience la fabricación.

Consideraciones sobre el diseño de prototipos frente al de producción

Diseño de prototipos

• Aceptar tolerancias más amplias
• Utilizar materiales estándar
• Más funcionalidad que optimización

Diseño de producción

• Optimizar la disposición de los paneles
• Reducir la variación
• Especificaciones de bloqueo temprano

Diseñar pensando en el volumen de producción final evita costosos rediseños.

Errores comunes en el diseño de PCB que aumentan el coste

• Uso excesivo de materiales avanzados
• Número excesivo de capas
• Tolerancias estrictas sin justificación
• Ignorar los comentarios de DFM
• Diseñar sin tener en cuenta las limitaciones de fabricación

Evitar estos errores conduce a una reducción previsible de los costes.

Conclusión

Las decisiones de diseño de PCB tienen un impacto directo y medible en el coste de fabricación. Optimizando el número de capas, la estructura de las vías, los materiales y las tolerancias, y aplicando los principios de DFM, los ingenieros pueden reducir significativamente los costes sin comprometer la calidad.

La colaboración temprana entre diseño y fabricación es la estrategia más eficaz para lograr una producción rentable de placas de circuito impreso.

FAQ sobre el coste de los PCB