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:
Single PCB laminate cost = Price per square meter of PCB ÷ Number of PCBs producible per square meter
- Facteurs de coût du processus:
- Drilling cost: Number of holes × Aperture coefficient (more holes, smaller aperture = higher cost)
- 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)
- Keep trace width/clearance ≥0.15mm
- 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
Example BOM before optimization:
C1: 0.1uF, C2: 100nF, C3: 104 → After standardization: All unified to "0.1uF"
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 |
SMT Cost = (SMT Placement Points × Unit Price) + Stencil Fee + Setup Charge
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
DIP Cost = (DIP solder joint count × Unit Price) + Wave Solder Fixture Cost
- Manual soldering unit price: ¥0.08-0.15 per solder joint
- Wave soldering unit price: ¥0.03-0.08 per solder joint
- Fixture cost: ¥500-3000 (reusable)
5.2 Composition des coûts des essais
Testing Cost = (Flying Probe Test Points × Unit Price) + Functional Test Development Fee + Test Fixture Cost
6. Formule de calcul du coût total d'un circuit imprimé et application pratique
6.1 Formule de calcul du coût total
Total PCBA Cost = PCB Cost + [Component Cost × (1 + Loss Factor)] + SMT Cost + DIP Cost + Testing Cost + Packaging & Logistics Cost + (Profit & Management Fee)
6.2 Formules de référence rapide (base d'estimation)
- Standard 2-layer board (1.6mm FR4) + standard components ≈ ¥8-15 per 100 points
- 4-layer board + precision components ≈ ¥15-28 per 100 points
7. Cinq stratégies majeures pour l'optimisation des coûts PCBA
7.1 Optimisation DFM (conception pour la fabrication)
- Set reasonable trace width/clearance (≥0.15mm)
- 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 :
Material Confirmation (1-3 days) → PCB Quotation (1 day) → Component Quotation (1-4 days) → Assembly Fee Quotation (1-2 days)
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.