Dans le domaine du développement de produits électroniques, précis PCBA estimation des coûts est un facteur essentiel pour la réussite d'un projet. Les coûts des composants représentent généralement 40 à 60 % du coût total d'un PCBA, et même une petite erreur décimale peut entraîner des pertes de plusieurs dizaines de milliers de dollars. Cet article présente un système complet de calcul des coûts des PCBA afin d'aider les ingénieurs en matériel informatique, les spécialistes des achats et les chefs de projet à prendre des décisions plus éclairées.
1. Aperçu complet de la structure des coûts PCBA
Le coût PCBA est un système multidimensionnel et complet, composé principalement des six modules suivants :
| Module Coût | Pourcentage type | Facteurs d'influence clés |
|---|
| Coût d'approvisionnement des composants | 40%-60% | Type de puce (composants standard ou BGA haut de gamme), stabilité de la chaîne d'approvisionnement, quantité achetée |
| Coût de fabrication des circuits imprimés | 10%-20% | Nombre de couches (une carte à 4 couches coûte environ deux fois plus cher qu'une carte à 2 couches), type de matériau de la carte, taille, complexité du processus |
| Coût d'assemblage SMT | 5%-15% | Nombre de points de placement SMT, type de composant, taille du lot |
| Coût des tests et du contrôle qualité | 3%-8% | Nombre de points de test, exigences de fiabilité (peut atteindre >10 % pour le secteur médical/automobile) |
| Coût d'assemblage DIP à trous traversants | 2%-5% | Nombre de composants à trous traversants, méthode de soudage (soudage à la vague ou manuel) |
| Matériaux auxiliaires et frais généraux | 2%-7% | Le coût unitaire de la pâte à souder, du pochoir, de l'amortissement des équipements, etc. diminue avec l'augmentation des volumes. |
💡 Perspective clé: Le coût des composants représente la part la plus importante, ce qui est particulièrement visible dans les projets qui reposent sur des puces haut de gamme. Le contrôle rationnel de l'approvisionnement en composants est au cœur de l'optimisation des coûts.
2. Calcul du coût des circuits imprimés et stratégies d'optimisation de la conception
2.1 Formule de calcul du coût des circuits imprimés
Coût du circuit imprimé = coût des matériaux stratifiés + coût du processus + frais de traitement spécial
- Calcul du coût des matériaux stratifiés:
Coût d'un laminé PCB unique = Prix au mètre carré du PCB ÷ Nombre de PCB pouvant être produits par mètre carré
- Facteurs de coût du processus:
- Coût de forage : nombre de trous × coefficient d'ouverture (plus il y a de trous, plus l'ouverture est petite = coût plus élevé)
- Largeur/espacement des pistes : les pistes de précision < 0,2 mm/0,2 mm augmentent le coût de 30 % à 50 %.
- Coût lié au nombre de couches : chaque couche supplémentaire augmente le coût de 40 % à 60 %.
- Finition de surface : l'ENIG (Immersion Gold) est 20 à 30 % plus cher que le HASL (sans plomb).
- Suppléments pour traitements spéciaux:
- Contrôle d'impédance : augmente le coût de 10 % à 15 %.
- Vias aveugles/enfouis : augmentation des coûts de 25 % à 40 %.
2.2 Stratégies d'optimisation de la conception des circuits imprimés
- Optimisation de l'utilisation des panneauxUne conception rationnelle des panneaux peut augmenter le taux d'utilisation de 70 % à plus de 85 %, ce qui peut réduire les coûts de 10 % à 15 %.
- Principes de simplification des processus:
- Évitez les diamètres de via inutilement petits (<0,3 mm)
- Maintenir une largeur/un dégagement de trace ≥ 0,15 mm
- Réduire les exigences particulières en matière de placage
3. BOM Processus de normalisation de la gestion
Une gestion efficace des nomenclatures est la base du contrôle des coûts :
- Exporter la liste des nomenclatures à partir du schéma
- Consolider les modèles de composants identiques
- Normaliser les conventions de dénomination (par exemple, utilisez systématiquement uF/nF pour les valeurs des condensateurs)
- Annoter les paramètres clés: Tolérance, tension nominale, taille du boîtier
- Distinguer les références alternatives et les références exclusives
Exemple de nomenclature avant optimisation :
C1 : 0,1 uF, C2 : 100 nF, C3 : 104 → Après normalisation : tous unifiés à « 0,1 uF ».
4. Calcul détaillé des coûts d'assemblage SMT
4.1 Règles de calcul des points de placement SMT
| Type de composant | Norme de calcul des points |
|---|
| SMD standard (résistance/condensateur/diode) | 2 points par composant |
| Petite puce (par exemple, SOT-23) | 3 points par composant |
| Puces moyennes (QFP/QFN, etc.) | Basé sur le nombre réel de broches |
| Puces de grande taille (BGA/LGA, etc.) | Basé sur le nombre réel de broches |
Coût SMT = (points de placement SMT × prix unitaire) + frais de pochoir + frais d'installation
4.2 Comparaison des coûts des procédés de finition de surface
| Type de processus | Coût relatif (HASL comme référence) | Scénarios applicables |
|---|
| HASL (sans plomb) | 1,0 (référence) | Produits sensibles au coût |
| HASL sans plomb | 1.2-1.3 | Produits nécessitant la conformité RoHS |
| OSP | 1.0-1.2 | Électronique grand public simple |
| ENIG | 2.0-2.5 | Produits à haute fiabilité |
5. Calcul des coûts liés aux trous traversants DIP et aux tests
5.1 Calcul du coût des trous traversants DIP
Coût DIP = (nombre de joints de soudure DIP × prix unitaire) + coût du dispositif de soudure à la vague
- Prix unitaire du soudage manuel : 0,08 à 0,15 ¥ par joint de soudure
- Prix unitaire du soudage à la vague : 0,03 à 0,08 ¥ par joint de soudure
- Coût du matériel : 500 à 3 000 yens (réutilisable)
5.2 Composition des coûts des essais
Coût des tests = (points de test à sonde mobile × prix unitaire) + frais de développement des tests fonctionnels + coût des dispositifs de test
6. Formule de calcul du coût total d'un circuit imprimé et application pratique
6.1 Formule de calcul du coût total
Coût total du PCBA = Coût du PCB + [Coût des composants × (1 + Facteur de perte)] + Coût SMT + Coût DIP + Coût des tests + Coût d'emballage et de logistique + (Bénéfice et frais de gestion)
6.2 Formules de référence rapide (base d'estimation)
- Carte standard à 2 couches (1,6 mm FR4) + composants standard ≈ 8 à 15 yens pour 100 points
- Carte à 4 couches + composants de précision ≈ 15 à 28 yens pour 100 points
7. Cinq stratégies majeures pour l'optimisation des coûts PCBA
7.1 Optimisation DFM (conception pour la fabrication)
- Définir une largeur/un dégagement raisonnable (≥ 0,15 mm)
- Évitez les diamètres de trous trop petits qui augmentent la difficulté de production.
7.2 Stratégie d'approvisionnement en composants
- Achats groupés: Regroupez vos demandes pour obtenir des remises sur quantité.
- Alternatives nationales: Utilisez des composants nationaux lorsque les exigences de performance sont satisfaites.
7.3 Optimisation des lots de production
- Regroupez les commandes de petits lots afin de réduire la fréquence des changements de ligne.
- Planifiez les délais de manière rationnelle afin d'éviter les frais d'urgence (qui peuvent augmenter les coûts de 15 % à 25 %).
7.4 Sélection de l'itinéraire du processus
- Cartes simples : processus de soudure à la pâte sans plomb.
- Cartes comportant des composants volumineux : colle rouge + solution de soudure à la vague.
- Cartes à haute densité : impression de pâte à souder + soudage par refusion.
7.5 Optimisation du programme d'essais
- Prototype/Petite série : Test à sonde mobile.
- Production en série : dispositif de test dédié (peut réduire les coûts de 60 % après la production en série).
8. Processus de devis PCBA et gestion du temps
Un cycle complet typique de devis PCBA se déroule comme suit :
Confirmation des matériaux (1 à 3 jours) → Devis PCB (1 jour) → Devis composants (1 à 4 jours) → Devis frais d'assemblage (1 à 2 jours)
Conseils pour raccourcir le cycle de devis:
- Fournissez une liste complète des nomenclatures, les fichiers Gerber et les exigences du processus.
- Marquez à l'avance les composants à long délai de livraison (par exemple, les FPGA, les processeurs spécifiques).
- Établir des relations de coopération à long terme avec les fournisseurs.
Conclusion
L'estimation des coûts PCBA est un projet systématique qui nécessite une prise en compte globale de multiples maillons, tels que la conception, les matériaux, les processus et les tests. En comprenant la structure des coûts, en maîtrisant les méthodes de calcul et en mettant en œuvre des stratégies d'optimisation, les entreprises peuvent non seulement contrôler précisément les coûts, mais aussi renforcer leur compétitivité sur le marché tout en garantissant la qualité.
Le contrôle des coûts ne consiste pas simplement à négocier des prix plus bas, mais plutôt à créer de la valeur grâce à l'optimisation de la conception, à l'innovation des processus et à la collaboration au sein de la chaîne d'approvisionnement.