No campo do desenvolvimento de produtos eletrónicos, preciso PCBA estimativa de custos é um fator crítico para o sucesso do projeto. Os custos dos componentes representam normalmente 40% a 60% do custo total do PCBA, e mesmo um pequeno erro decimal pode levar a perdas na casa das dezenas de milhares de dólares. Este artigo fornece um sistema completo de cálculo de custos de PCBA para ajudar engenheiros de hardware, especialistas em compras e gestores de projetos a tomar decisões mais inteligentes.
1. Visão completa da estrutura de custos da PCBA
O custo do PCBA é um sistema multidimensional e abrangente, composto principalmente pelos seguintes seis módulos:
| Módulo de custos | Porcentagem típica | Principais factores de influência |
|---|
| Custo de aquisição de componentes | 40%-60% | Tipo de chip (componentes padrão vs. BGA de alta qualidade), estabilidade da cadeia de abastecimento, quantidade de compra |
| Custo de fabricação de PCB | 10%-20% | Contagem de camadas (uma placa de 4 camadas custa aproximadamente o dobro de uma placa de 2 camadas), tipo de material da placa, tamanho, complexidade do processo |
| Custo de montagem SMT | 5%-15% | Número de pontos de colocação SMT, tipo de componente, tamanho do lote |
| Custos de testes e controlo de qualidade | 3%-8% | Número de pontos de teste, requisitos de fiabilidade (pode atingir >10% para medicina/automóvel) |
| Custo de montagem DIP com furos passantes | 2%-5% | Número de componentes com furos passantes, método de soldagem (soldagem por onda vs. manual) |
| Materiais auxiliares e custos indiretos | 2%-7% | Pasta de solda, estêncil, depreciação de equipamentos, etc., o custo unitário diminui com volumes maiores |
💡 Insight principal: O custo dos componentes tem a maior proporção, especialmente perceptível em projetos que dependem de chips de alta tecnologia. O controlo racional da aquisição de componentes é o cerne da otimização de custos.
2. Cálculo de custos de PCB e estratégias de otimização de design
2.1 Fórmula de cálculo do custo do PCB
Custo da PCB = Custo do material laminado + Custo do processo + Taxas de tratamento especial
- Cálculo do custo do material laminado:
Single PCB laminate cost = Price per square meter of PCB ÷ Number of PCBs producible per square meter
- Fatores de custo do processo:
- Drilling cost: Number of holes × Aperture coefficient (more holes, smaller aperture = higher cost)
- Largura/espaçamento dos traços: Traços de precisão <0,2 mm/0,2 mm aumentam o custo em 30% a 50%
- Custo por camada: cada camada adicional aumenta o custo em 40% a 60%.
- Acabamento da superfície: ENIG (ouro por imersão) é 20% a 30% mais caro do que HASL (sem chumbo)
- Sobretaxas por processos especiais:
- Controlo de impedância: Aumenta o custo em 10% a 15%
- Vias cegas/enterradas: Aumentam o custo em 25% a 40%
2.2 Estratégias de otimização do design de PCB
- Otimização da utilização do painel: O design racional da panelização pode aumentar a utilização de 70% para mais de 85%, reduzindo potencialmente os custos em 10% a 15%.
- Princípios de simplificação de processos:
- Evite diâmetros de via desnecessariamente pequenos (<0,3 mm)
- Keep trace width/clearance ≥0.15mm
- Reduzir requisitos especiais de galvanização
3. LISTA TÉCNICA Processo de padronização da gestão
A gestão eficiente da lista de materiais (BOM) é a base do controlo de custos:
- Exportar lista de BOM do esquema
- Consolide modelos de componentes idênticos
- Padronizar as convenções de nomenclatura (por exemplo, use uF/nF consistentemente para valores de condensadores)
- Anote os parâmetros-chave: Tolerância, tensão nominal, tamanho da embalagem
- Distinguir entre números de peça alternativos e de fonte única
Example BOM before optimization:
C1: 0.1uF, C2: 100nF, C3: 104 → After standardization: All unified to "0.1uF"
4. Cálculo detalhado dos custos de montagem SMT
4.1 Regras de cálculo do ponto de colocação SMT
| Tipo de componente | Padrão de cálculo de pontos |
|---|
| SMD padrão (resistor/capacitor/díodo) | 2 pontos por componente |
| Chip pequeno (por exemplo, SOT-23) | 3 pontos por componente |
| Chips médios (QFP/QFN, etc.) | Com base na contagem real de pinos |
| Chips grandes (BGA/LGA, etc.) | Com base na contagem real de pinos |
SMT Cost = (SMT Placement Points × Unit Price) + Stencil Fee + Setup Charge
4.2 Comparação de custos do processo de acabamento de superfícies
| Tipo de processo | Custo relativo (HASL como referência) | Cenários aplicáveis |
|---|
| HASL (sem chumbo) | 1,0 (Linha de base) | Produtos sensíveis ao custo |
| HASL sem chumbo | 1.2-1.3 | Produtos que exigem conformidade com a RoHS |
| OSP | 1.0-1.2 | Eletrónica de consumo simples |
| ENIG | 2.0-2.5 | Produtos de elevada fiabilidade |
5. Cálculo do custo do DIP Through-Hole e dos testes
5.1 Cálculo do custo do DIP Through-Hole
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 Composição dos custos dos testes
Testing Cost = (Flying Probe Test Points × Unit Price) + Functional Test Development Fee + Test Fixture Cost
6. Fórmula de cálculo do custo total do PCBA e aplicação prática
6.1 Fórmula para o cálculo do custo 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 Fórmulas de referência rápida (base de estimativa)
- 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. Cinco estratégias principais para otimização de custos de PCBA
7.1 Otimização do DFM (Design for Manufacturing, ou Design para Fabricação)
- Set reasonable trace width/clearance (≥0.15mm)
- Evite diâmetros de via excessivamente pequenos que aumentam a dificuldade de produção.
7.2 Estratégia de aquisição de componentes
- Compras consolidadas: Combine as suas necessidades para obter descontos por quantidade.
- Alternativas domésticas: Utilize componentes nacionais sempre que os requisitos de desempenho forem cumpridos.
7.3 Otimização do lote de produção
- Consolide encomendas de pequenos lotes para reduzir a frequência de troca de linha.
- Planeie os prazos de entrega de forma racional para evitar taxas de urgência (que podem aumentar o custo em 15% a 25%).
7.4 Seleção da rota do processo
- Placas simples: Processo de pasta de solda sem chumbo.
- Placas com componentes grandes: cola vermelha + solução de soldagem por onda.
- Placas de alta densidade: Impressão de pasta de solda + soldagem por refluxo.
7.5 Otimização do esquema de testes
- Protótipo/Lote pequeno: Teste com sonda voadora.
- Produção em massa: Dispositivo de teste dedicado (pode reduzir o custo em 60% após a produção em volume).
8. Processo de cotação e gestão de tempo da PCBA
Um ciclo típico completo de cotação de PCBA é o seguinte:
Material Confirmation (1-3 days) → PCB Quotation (1 day) → Component Quotation (1-4 days) → Assembly Fee Quotation (1-2 days)
Dicas para encurtar o ciclo de cotação:
- Forneça uma lista completa de BOM, ficheiros Gerber e requisitos do processo.
- Marque com antecedência os componentes com prazo de entrega longo (por exemplo, FPGAs, processadores específicos).
- Estabelecer relações de cooperação de longo prazo com os fornecedores.
Conclusão
A estimativa de custos de PCBA é um projeto sistemático que requer uma análise abrangente de vários elos, tais como design, materiais, processo e testes. Ao compreender a estrutura de custos, dominar os métodos de cálculo e implementar estratégias de otimização, as empresas podem não só controlar os custos com precisão, mas também aumentar a competitividade no mercado, garantindo a qualidade.
O controlo de custos não se resume simplesmente a negociar preços mais baixos, mas é um processo de criação de valor alcançado através da otimização do design, inovação de processos e colaboração na cadeia de abastecimento.