Como as decisões de conceção de PCB afectam o custo de fabrico

O custo de fabrico de PCB é fortemente influenciado pelas decisões de conceção tomadas muito antes do início da produção. As escolhas relacionadas com a disposição, o empilhamento, os materiais e as tolerâncias podem afetar significativamente a complexidade do fabrico, o rendimento e o custo global. O custo do projeto de PCB nunca deve ser visto isoladamente. É um dos principais componentes de uma estrutura mais alargada para reduzir o custo de PCB sem comprometer a qualidade ao longo de todo o ciclo de vida do fabrico

Este artigo explica como a conceção da placa de circuito impresso afecta diretamente o custo de fabrico e fornece estratégias práticas para otimizar os projectos com vista a uma boa relação custo-eficácia, mantendo a qualidade e a fiabilidade.

Porquê Conceção de PCB Tem um grande impacto no custo

Um desenho de PCB não é apenas um projeto elétrico, mas também uma instrução de fabrico. Os desenhos complexos requerem etapas de processamento adicionais, materiais especializados e controlos de qualidade mais rigorosos, o que aumenta o custo.

Principais razões pelas quais a conceção afecta o custo:

• A complexidade do fabrico aumenta com a densidade do desenho
• As especificações não normalizadas reduzem a eficiência da produção
• As tolerâncias apertadas reduzem o rendimento e aumentam os custos de inspeção

Relação entre a contagem de camadas de PCB e o custo

Como a contagem de camadas aumenta o custo de fabrico

Cada camada adicional de PCB:

• Requer laminação extra de cobre
• Adiciona passos de perfuração e alinhamento
• Aumenta o consumo de materiais

Sugestão de otimização de custos:
Utilizar o número mínimo de camadas necessário para cumprir os requisitos de integridade do sinal e EMI.

Quando se justifica uma maior contagem de camadas

Pode ser necessário um maior número de camadas para:

• Sinais digitais de alta velocidade
• Colocação de componentes densos
• Controlo EMI avançado

O objetivo é desempenho económicoNão se trata de camadas mínimas a todo o custo.

Embora o aumento do número de camadas possa simplificar o encaminhamento, também aumenta o custo através de materiais e processamento adicionais. A relação entre camadas e preços é abordada mais pormenorizadamente em a nossa análise pormenorizada de Custo do material e da camada de PCB considerações

Tipos de via e seu impacto nos custos

Vias de passagem

• Opção de custo mais baixo
• Adequado para a maioria dos desenhos de PCB standard
• Elevado rendimento de fabrico

Vias cegas e enterradas

• Exigir laminação sequencial
• Aumentar os passos do processo e o custo da inspeção
• Adequado apenas quando a densidade de encaminhamento o exige

Recomendação de conceção:
Evitar vias cegas e enterradas, a não ser que as restrições de tamanho ou desempenho o exijam.

As estruturas avançadas de via podem aumentar significativamente a complexidade do fabrico, o que afecta diretamente a
global Custo de fabrico de PCB e rendimento da produção

Empilhamento e seleção de materiais

Stackups padrão vs. personalizados

• Os empilhamentos standard são optimizados para a produção em massa
• A espessura dieléctrica personalizada aumenta o tempo de configuração e o desperdício

Melhores práticas:
Utilizar empilhamentos normalizados pelo fabricante sempre que possível.

Escolha do material e custo

A seleção do material afecta diretamente o custo do PCB:

• O FR-4 é a opção mais económica
• Os materiais de alta Tg, alta frequência ou com núcleo metálico custam mais
• Os materiais exóticos requerem um processamento especializado

Estratégia de poupança de custos:
Selecionar os materiais com base nos requisitos eléctricos e térmicos reais, e não com base numa conceção excessiva.

Tolerâncias de conceção e rendimento de fabrico

Largura e espaçamento do traço

• As tolerâncias mais apertadas reduzem o rendimento do fabrico
• Larguras de traço avançadas requerem padrões de inspeção mais elevados

Recomendação:
Sempre que possível, siga as regras conservadoras de largura e espaçamento do traço.

Tamanho do furo e relação de aspeto

• As brocas pequenas aumentam o desgaste da ferramenta e o tempo de perfuração
• Vias de elevado rácio de aspeto requerem revestimento avançado

A otimização dos tamanhos dos furos melhora o rendimento e reduz os custos.

Conceção para a capacidade de fabrico (DFM) como ferramenta de custos

A DFM é uma das formas mais eficazes de reduzir o custo dos PCB.

Princípios fundamentais de DFM

• Utilizar tamanhos de broca padrão
• Minimizar os processos especiais
• Evitar traços controlados por impedância desnecessários
• Conceção tendo em conta a painelização

A análise DFM precoce ajuda a identificar os factores de custo antes do início do fabrico.

Considerações sobre a conceção do protótipo ou da produção

Conceção do protótipo

• Aceitar tolerâncias mais alargadas
• Utilizar materiais normalizados
• Foco na funcionalidade em detrimento da otimização

Design de produção

• Otimizar a disposição do painel
• Reduzir a variação
• Especificações de bloqueio antecipado

A conceção tendo em conta o volume de produção final evita redesenhos dispendiosos.

Erros comuns de conceção de PCB que aumentam os custos

• Utilização excessiva de materiais avançados
• Contagem excessiva de camadas
• Tolerâncias rigorosas sem justificação
• Ignorar o feedback DFM
• Conceção sem ter em conta as restrições de fabrico

Evitar estes erros conduz a uma redução previsível dos custos.

Conclusão

As decisões de conceção de PCB têm um impacto direto e mensurável no custo de fabrico. Ao otimizar a contagem de camadas, através da estrutura, materiais e tolerâncias, e ao aplicar os princípios DFM, os engenheiros podem reduzir significativamente os custos sem comprometer a qualidade.

A colaboração precoce entre a conceção e o fabrico é a estratégia mais eficaz para conseguir uma produção de PCB eficiente em termos de custos. Quando as decisões de conceção estão alinhadas com as capacidades de fabrico, torna-se muito mais fácil reduzir o custo da placa de circuito impresso sem comprometer a qualidade ou a fiabilidade a longo prazo

FAQ sobre o custo do PCB