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Cálculo preciso dos custos de PCBA: um guia completo, desde a lista de materiais até a cotação

Cálculo preciso dos custos de PCBA: um guia completo, desde a lista de materiais até a cotação

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 custosPorcentagem típicaPrincipais factores de influência
Custo de aquisição de componentes40%-60%Tipo de chip (componentes padrão vs. BGA de alta qualidade), estabilidade da cadeia de abastecimento, quantidade de compra
Custo de fabricação de PCB10%-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 SMT5%-15%Número de pontos de colocação SMT, tipo de componente, tamanho do lote
Custos de testes e controlo de qualidade3%-8%Número de pontos de teste, requisitos de fiabilidade (pode atingir >10% para medicina/automóvel)
Custo de montagem DIP com furos passantes2%-5%Número de componentes com furos passantes, método de soldagem (soldagem por onda vs. manual)
Materiais auxiliares e custos indiretos2%-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.

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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:
    Custo do laminado de PCB único = Preço por metro quadrado de PCB ÷ Número de PCBs produzíveis por metro quadrado
  • Fatores de custo do processo:
  • Custo de perfuração: Número de furos × Coeficiente de abertura (mais furos, abertura mais pequena = custo mais elevado)
  • 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)
  • Manter a largura/largura do traço ≥0,15 mm
  • 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:

  1. Exportar lista de BOM do esquema
  2. Consolide modelos de componentes idênticos
  3. Padronizar as convenções de nomenclatura (por exemplo, use uF/nF consistentemente para valores de condensadores)
  4. Anote os parâmetros-chave: Tolerância, tensão nominal, tamanho da embalagem
  5. Distinguir entre números de peça alternativos e de fonte única
Exemplo de lista técnica antes da otimização:
C1: 0,1uF, C2: 100nF, C3: 104 → Após a normalização: Tudo unificado para "0.1uF"

4. Cálculo detalhado dos custos de montagem SMT

4.1 Regras de cálculo do ponto de colocação SMT

Tipo de componentePadrão 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

Custo SMT = (pontos de colocação SMT × preço unitário) + taxa de estêncil + taxa de configuração

4.2 Comparação de custos do processo de acabamento de superfícies

Tipo de processoCusto relativo (HASL como referência)Cenários aplicáveis
HASL (sem chumbo)1,0 (Linha de base)Produtos sensíveis ao custo
HASL sem chumbo1.2-1.3Produtos que exigem conformidade com a RoHS
OSP1.0-1.2Eletrónica de consumo simples
ENIG2.0-2.5Produtos de elevada fiabilidade

5. Cálculo do custo do DIP Through-Hole e dos testes

5.1 Cálculo do custo do DIP Through-Hole

Custo DIP = (número de juntas de solda DIP × preço unitário) + custo do dispositivo de solda por onda

  • Preço unitário da solda manual: ¥0,08-0,15 por ponto de solda
  • Preço unitário da solda por onda: ¥0,03-0,08 por junta de solda
  • Custo do acessório: ¥500-3000 (reutilizável)

5.2 Composição dos custos dos testes

Custo do ensaio = (pontos de ensaio da sonda voadora × preço unitário) + taxa de desenvolvimento do ensaio funcional + custo do dispositivo de ensaio

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6. Fórmula de cálculo do custo total do PCBA e aplicação prática

6.1 Fórmula para o cálculo do custo total

Custo total do PCBA = custo do PCB + [custo dos componentes × (1 + fator de perda)] + custo SMT + custo DIP + custo dos testes + custo da embalagem e logística + (lucro e taxa de gestão)

6.2 Fórmulas de referência rápida (base de estimativa)

  • Placa standard de 2 camadas (1,6 mm FR4) + componentes standard ≈ ¥8-15 por 100 pontos
  • Placa de 4 camadas + componentes de precisão ≈ ¥15-28 por 100 pontos

7. Cinco estratégias principais para otimização de custos de PCBA

7.1 Otimização do DFM (Design for Manufacturing, ou Design para Fabricação)

  • Definir uma largura/largura de traço razoável (≥0,15 mm)
  • 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).
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8. Processo de cotação e gestão de tempo da PCBA

Um ciclo típico completo de cotação de PCBA é o seguinte:

Confirmação do material (1-3 dias) → Cotação da placa de circuito impresso (1 dia) → Cotação dos componentes (1-4 dias) → Cotação da taxa de montagem (1-2 dias)

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.