Op het gebied van de ontwikkeling van elektronische producten, nauwkeurig PCBA kostenraming is een cruciale factor voor het succes van een project. De kosten van componenten maken doorgaans 40% tot 60% uit van de totale PCBA-kosten, en zelfs een kleine fout in de decimalen kan leiden tot verliezen van tienduizenden dollars. Dit artikel biedt een compleet PCBA-kostenberekeningssysteem om hardware-ingenieurs, inkoopspecialisten en projectmanagers te helpen slimmere beslissingen te nemen.
1. Volledig overzicht van de kostenstructuur van PCBA
De kosten van PCBA zijn een multidimensionaal, uitgebreid systeem dat voornamelijk uit de volgende zes modules bestaat:
| Kostenmodule | Typisch percentage | Belangrijkste beïnvloedende factoren |
|---|
| Kosten voor de aanschaf van onderdelen | 40%-60% | Type chip (standaardcomponenten versus hoogwaardige BGA), stabiliteit van de toeleveringsketen, aankoophoeveelheid |
| Productiekosten van printplaten | 10%-20% | Aantal lagen (een 4-laags printplaat kost ongeveer twee keer zoveel als een 2-laags printplaat), type materiaal van de printplaat, afmetingen, complexiteit van het productieproces |
| SMT-assemblagekosten | 5%-15% | Aantal SMT-plaatsingspunten, componenttype, batchgrootte |
| Kosten voor testen en kwaliteitscontrole | 3%-8% | Aantal testpunten, betrouwbaarheidseisen (kan oplopen tot >10% voor medische/automobieltoepassingen) |
| DIP-doorvoermontagekosten | 2%-5% | Aantal doorvoergaten, soldeermethode (golfsolderen versus handmatig) |
| Hulpmaterialen en overheadkosten | 2%-7% | Soldeerpasta, sjabloon, afschrijving van apparatuur, enz., de kosten per eenheid dalen bij grotere volumes. |
💡 Belangrijk inzicht: De kosten van componenten hebben het grootste aandeel, wat vooral merkbaar is bij projecten die afhankelijk zijn van hoogwaardige chips. Rationele controle van de inkoop van componenten vormt de kern van kostenoptimalisatie.
2. PCB-kostenberekening en strategieën voor ontwerpoptimalisatie
2.1 Formule voor de berekening van de kosten van printplaten
PCB-kosten = kosten voor laminaatmateriaal + proceskosten + kosten voor speciale behandeling
- Berekening van de kosten van laminaatmateriaal:
Kosten voor enkelvoudig PCB-laminaat = prijs per vierkante meter PCB ÷ aantal PCB's dat per vierkante meter kan worden geproduceerd
- Proceskostenfactoren:
- Boorkosten: aantal gaten × openingscoëfficiënt (meer gaten, kleinere opening = hogere kosten)
- Spoorbreedte/speling: Precisiesporen <0,2 mm/0,2 mm verhogen de kosten met 30%-50%.
- Kosten per laag: elke extra laag verhoogt de kosten met 40%-60%.
- Oppervlakteafwerking: ENIG (onderdompelingsgoud) is 20%-30% duurder dan HASL (loodvrij)
- Toeslagen voor speciale processen:
- Impedantiecontrole: verhoogt de kosten met 10%-15%
- Blinde/ingegraven via's: verhoging van de kosten met 25%-40%
2.2 Strategieën voor het optimaliseren van PCB-ontwerpen
- Optimalisatie van paneelgebruikEen rationeel paneelontwerp kan het gebruik verhogen van 70% tot meer dan 85%, waardoor de kosten mogelijk met 10% tot 15% kunnen worden verlaagd.
- Principes voor procesvereenvoudiging:
- Vermijd onnodig kleine via-diameters (<0,3 mm)
- Houd de spoorbreedte/speling ≥0,15 mm
- Verminder speciale vereisten voor beplating
3. BOM Managementstandaardisatieproces
Efficiënt BOM-beheer vormt de basis voor kostenbeheersing:
- Exporteer stuklijst vanuit schema
- Identieke componentmodellen consolideren
- Standaardiseer naamgevingsconventies (gebruik bijvoorbeeld consequent uF/nF voor condensatorwaarden)
- Belangrijke parameters annoteren: Tolerantie, nominale spanning, verpakkingsgrootte
- Maak onderscheid tussen alternatieve en exclusieve onderdeelnummers
Voorbeeld van een stuklijst vóór optimalisatie:
C1: 0,1 uF, C2: 100 nF, C3: 104 → Na standaardisatie: allemaal uniform gemaakt naar “0,1 uF”
4. Gedetailleerde berekening van de SMT-assemblagekosten
4.1 Regels voor het berekenen van SMT-plaatsingspunten
| Type onderdeel | Puntberekeningsnorm |
|---|
| Standaard SMD (weerstand/condensator/diode) | 2 punten per onderdeel |
| Kleine chip (bijv. SOT-23) | 3 punten per onderdeel |
| Middelgrote chips (QFP/QFN, enz.) | Gebaseerd op het werkelijke aantal pinnen |
| Grote chips (BGA/LGA, enz.) | Gebaseerd op het werkelijke aantal pinnen |
SMT-kosten = (SMT-plaatsingspunten × eenheidsprijs) + sjabloonkosten + instelkosten
4.2 Vergelijking van de kosten van oppervlakteafwerkingsprocessen
| Procestype | Relatieve kosten (HASL als referentie) | Toepasselijke scenario's |
|---|
| HASL (loodvrij) | 1,0 (referentiewaarde) | Kostengevoelige producten |
| Loodvrij HASL | 1.2-1.3 | Producten die moeten voldoen aan de RoHS-richtlijn |
| OSP | 1.0-1.2 | Eenvoudige consumentenelektronica |
| ENIG | 2.0-2.5 | Zeer betrouwbare producten |
5. DIP-doorvoergaten en kostenberekening voor testen
5.1 DIP-doorvoergatenkostenberekening
DIP-kosten = (aantal DIP-soldeerverbindingen × eenheidsprijs) + kosten golfsoldeeropstelling
- Prijs per stuk voor handmatig solderen: ¥ 0,08-0,15 per soldeerverbinding
- Prijs per golfsoldeerunit: ¥ 0,03-0,08 per soldeerverbinding
- Kosten voor bevestigingsmateriaal: ¥ 500-3000 (herbruikbaar)
5.2 Samenstelling van de testkosten
Testkosten = (aantal testpunten met vliegende probe × eenheidsprijs) + ontwikkelingskosten voor functionele test + kosten voor testopstelling
6. Formule voor de berekening van de totale PCBA-kosten en praktische toepassing
6.1 Formule voor volledige kostenberekening
Totale PCBA-kosten = PCB-kosten + [componentkosten × (1 + verliesfactor)] + SMT-kosten + DIP-kosten + testkosten + verpakkings- en logistieke kosten + (winst en beheerskosten)
6.2 Snelreferentieformules (schattingsbasis)
- Standaard 2-laags printplaat (1,6 mm FR4) + standaardcomponenten ≈ ¥ 8-15 per 100 punten
- 4-laags bord + precisieonderdelen ≈ ¥ 15-28 per 100 punten
7. Vijf belangrijke strategieën voor kostenoptimalisatie van PCBA
7.1 DFM (Design for Manufacturing) optimalisatie
- Stel een redelijke spoorbreedte/spoorvrije ruimte in (≥0,15 mm)
- Vermijd te kleine via-diameters die de productie bemoeilijken.
7.2 Strategie voor de aankoop van componenten
- Geconsolideerde aankopen: Combineer bestellingen om kwantumkortingen te krijgen.
- Binnenlandse alternatieven: Gebruik binnenlandse componenten wanneer aan de prestatie-eisen wordt voldaan.
7.3 Optimalisatie van productiepartijen
- Consolideer kleine batchbestellingen om de frequentie van lijnwisselingen te verminderen.
- Plan doorlooptijden rationeel om spoedkosten te vermijden (deze kunnen de kosten met 15% tot 25% verhogen).
7.4 Selectie van de procesroute
- Eenvoudige printplaten: loodvrij soldeerpasta-proces.
- Printplaten met grote componenten: rode lijm + golfsoldeeroplossing.
- Borden met hoge dichtheid: soldeerpasta printen + reflow solderen.
7.5 Optimalisatie van testprogramma's
- Prototype/Kleine serie: Flying probe-test.
- Massaproductie: Speciale testopstelling (kan de kosten met 60% verlagen na massaproductie).
8. PCBA-offerteproces en tijdbeheer
Een typische volledige PCBA-offertecyclus verloopt als volgt:
Bevestiging materiaal (1-3 dagen) → Offerte PCB (1 dag) → Offerte componenten (1-4 dagen) → Offerte assemblagekosten (1-2 dagen)
Tips om de offertecyclus te verkorten:
- Zorg voor een volledige stuklijst, Gerber-bestanden en procesvereisten.
- Markeer componenten met een lange levertijd (bijv. FPGA's, specifieke processors) van tevoren.
- Bouw langdurige samenwerkingsrelaties op met leveranciers.
Conclusie
PCBA-kostenraming is een systematisch project dat een uitgebreide afweging van meerdere schakels vereist, zoals ontwerp, materialen, proces en testen. Door inzicht te krijgen in de kostenstructuur, berekeningsmethoden onder de knie te krijgen en optimalisatiestrategieën te implementeren, kunnen bedrijven niet alleen de kosten nauwkeurig beheersen, maar ook hun concurrentiepositie op de markt versterken en tegelijkertijd de kwaliteit waarborgen.
Kostenbeheersing gaat niet alleen over het bedingen van lagere prijzen, maar is een proces van waardecreatie dat wordt bereikt door ontwerpoptimalisatie, procesinnovatie en samenwerking in de toeleveringsketen.