Складання кошторису на виробництво друкованих плат

07.05.2024 |

У статті представлено короткий підсумок основних факторів витрат, пов’язаних з виробництвом друкованих плат.

Якщо компанія не виробляє друковані плати, то необхідно інформувати клієнтів про витрати на виробництво друкованих плат.

Деякі виробники надають дуже зручні калькулятори вартості виготовлення друкованих плат, якими можна скористатися, але фактичні витрати залежать від багатьох факторів. Завдання підприємця, який виробляє власні плати або керує виробництвом, тестуванням і доставкою нового дизайну, полягає в тому, щоб допомогти клієнтам зрозуміти основні чинники витрат на нові плати. Нижче буде надано метод підготовки кошторису собівартості як для місцевих, так і для іноземних виробників.

Що впливає на оцінку витрат на виробництво друкованих плат?

Багато факторів можуть впливати на витрати виробництва. Як правило, вартість виробництва зростає, оскільки виробляється більше плат, збільшується кількість отворів на платі, використовуються менші доріжки/перехідні отвори/монтажні отвори та збільшується кількість компонентів на платі. Однак ці витрати не є лінійними. Іншими словами, подвоєння кількості вироблених плат не подвоїть загальну вартість замовлення.

Це пояснюється кількома важливими причинами. Кожен виробничий процес передбачає певні постійні витрати, такі як витрати на інструменти, перевірку дизайну, підготовку шаблону тощо, залежно від конкретних вимог. Решта витрат є змінними і залежать від плати. Вартість виготовлення плати може бути нижчою для більших замовлень, що меншою мірою стосується панелей. Натомість зниження витрат на виробництво однієї плати досягається шляхом амортизації постійних витрат на весь обсяг виробництва.

Огляд та інспекція DFM* перед виробництвом

*Проектування для виробництва

Деякі фабрики з виробництва друкованих плат пропонуватимуть різні рівні обслуговування, що стосується перевірки перед виробництвом, перевірки дизайну та інженерної перевірки, а також перевірки DFM. Скориставшись перевагами повного технічного огляду, ви можете значно збільшити вартість плати для малого обсягу, оскільки це несе додаткові фіксовані витрати. Зауважте, що певний рівень перевірки дизайну друкованої плати має відбутися, щоб проект був придатний для виготовлення. Якщо ви порушуєте деякі базові обмеження дизайну (найважливішими є зазори), ваш проект може бути позначено як «не брати участь», доки ви не виправите деякі основні помилки.

Коли ваш дизайн проходить ретельну перевірку DFM, ваш виробник перевірить ваші файли, щоб переконатися, що ваш дизайн може бути виготовлений у його процесі.

Тут дуже важливий рівень обслуговування та ступінь перевірки. Іноді електрично правильний і технологічний вибір конструкції не призведе до порушення DFM з точки зору здатності виготовлення, але це може створити ризик дефекту монтажу або повної відмови вашого продукту. Ідеальним прикладом є контактні площадки, розташовані надто близько одна до одної, без достатньої кількості паяльної маски на контактній площадці. Можливо й зворотне, коли електрично правильний вибір конструкції викликає порушення DFM, але вибір конструкції був навмисним. Завжди добре, якщо можна передбачити ці навмисні чи ненавмисні порушення DFM і повідомити про це інженеру CAM на заводі-виробнику.

Фактори, які впливають на вартість виготовлення друкованих плат

Ось короткий підсумок основних факторів витрат, пов’язаних із виробництвом. Необхідно обов’язково враховувати кожну з цих областей, створюючи кошторис витрат на виробництво друкованої плати.

Фактори, які впливають на вартість Вплив на витрати виробництва
Кількість плат Збільшення кількості плат – зменшення вартості плати
Кількість компонентів Збільшення кількості компонентів – зменшення вартості монтажу плати
Тип покриття Олово-свинець або HASL зазвичай стандартні. Використання ENIG/ENEPIG, іммерсійного срібла, OSP або іншого покриття може збільшити витрати на плату до ~10%.
Розміри наскрізних отворів Менші наскрізні отвори – збільшені витрати на інструменти та витрати на плату
Розмір провідника та відстань Менший розмір/відстань – збільшені витрати
Вага міді Важча мідь – збільшення вартості
Шовкографія та паяльна маска Незначний вплив на вартість (ефект менше 0,1%)
Механічні отвори Залежить від розміру, форми та покриття
Матеріал підкладки Матеріали FR4 є найпопулярнішими та мають меншу вартість. Такі матеріали, як Rogers або поліімід, як правило, мають більшу вартість.

Що стосується кількості плат, які виготовляються, основним фактором є не кількість плат, а ціна панелі. Для невеликої серії вартість панелі та вартість NRE (Non-recurring engineering, одноразові витрати на проектування) визначатимуть вартість плати. При великому обсязі загальна вартість плати зменшується, оскільки змінні витрати домінують над загальною вартістю виробництва. Інші пункти вище є лише відправною точкою для виробництва, оскільки вони зосереджені лише на виготовленні голої плати. Також слід враховувати витрати на монтаж.

Витрати на тестування та перевірку

Тестування та перевірка – це дві важливі дії, які також необхідно проводити під час виробництва нової плати. Виробництво та перевірка згідно вимог стандарту IPC-A-600 Class 3 дорожче у порівнянні з Class 2; те саме стосується інших відповідних стандартів і класів. Виробники також пропонують різні рівні перевірки конструкції та інженерної перевірки під час виробництва. Використання повного технічного аналізу може значно збільшити вартість виробництва плати та зазвичай передбачає додаткові постійні витрати. Перш ніж додавати інженерну перевірку до кошторису, важливо переглянути, що охоплює перевірка, і визначити, які пакети для доставки повинні бути надані.

Фактори, що впливають на вартість монтажу

Фактори витрат, пов’язані з монтажем, зводяться до наступного:

  • Кількість унікальних компонентів: чим більше унікальних компонентів, тим вищі витрати, хоча замовлення великих кількостей може знизити вартість за одиницю.
  • Типи компонентів: збірка за технологією SMD може бути приблизно на 50% дорожчою, ніж збірка через отвір.
  • Відстань між контактами компонентів SMD: будь-яка надбавка на компоненти SMD з дрібним кроком залежить від виробника. Коли технологія SMD використовується на всій платі, деякі виробники не стягують додаткову плату за компоненти з меншою відстанню між контактами.
  • Двосторонній та односторонній монтаж: двосторонній монтаж збільшує витрати, оскільки плата фактично двічі проходить конвеєр.
  • Наявність компонентів BGA: встановлення компонента BGA може коштувати приблизно на 20% дорожче порівняно з іншими компонентами SMD.
  • Відповідність вимогам IPC-A-600 Class 3 та ITAR: Виробництво та монтаж відповідно до вимог стандарту IPC-A-600 Class 3 може призвести до значно вищих витрат, хоча якість кінцевого продукту буде набагато вищою. У випадку США на проект можуть поширюватися вимоги ITAR. Готові друковані плати повинні відповідати вимогам ITAR щодо цілісності даних, цілісності друкованих плат і транспортування, що може призвести до додаткових витрат.

Якщо монтаж не виконується вручну, витрати на монтаж не збільшуються лінійно зі збільшенням кількості плат. Іншими словами, у разі автоматичного монтажу подвоєння кількості плат не призводить до подвоєння витрат на монтаж. Частина витрат на монтаж пов’язана з оснащенням і програмуванням машин, а решта суми – це плата за час роботи машин.

Витрати на компоненти дотримуються подібного принципу. При замовленні більших кількостей можна досягти іншого рівня ціни, що може знизити вартість одиниці. Це єдина причина купувати в одного постачальника, а не змішувати та поєднувати кількох дистриб’юторів..

Виробництво друкованих плат на місцевому виробництві або закордоном

Звичайно, що перевага у цьому питанні надається місцевим виробникам, оскільки це дає можливість контролю над усім процесом. Що стосується базових конструкцій, китайські виробники забезпечують відповідну якість, хоча вони можуть витратити кошти на неважливі доповнення до замовлення (наприклад, певні елементи трафаретного друку, тестування, колір паяльної маски). Існують також занепокоєння інтелектуальною власністю, і ризик розкриття даних дизайну.

З точки зору витрат, ціна за одиницю плати, виготовленої на місці, може бути в 5 разів вищою, ніж ціна на ту саму плату, вироблену за кордоном з тим самим часом виконання. Зовсім інша справа – установка, оскільки не всі виробники забезпечують установку на місці, і вам потрібно отримати ціну від монтажної компанії. Необхідність транспортування палети від виробника до монтажної компанії також збільшує час виконання робіт, що збільшує нематеріальні витрати на новий продукт.

Тестування, перевірка та кваліфікація

Тестування та перевірка – це дві важливі дії, які також необхідно виконувати під час виробництва нової плати. Виробництво та перевірка до IPC-A-600 класу 3 коштує дорожче, ніж клас 2 або клас 1; те саме стосується інших відповідних стандартів і класів. Вам також може знадобитися виробництво відповідно до певного набору галузевих стандартів, таких як IPC-13485, NADCAP або AS9100, але важко зробити узагальнені заяви щодо витрат цих виробників. Атестація за стандартами UL або іншими спеціальними галузевими стандартами зазвичай вимагає додаткових витрат і доступна не для кожного виробника. Саме тут різні виробники можуть мати великі відмінності в можливостях, що визначатиме витрати, пов’язані з тестуванням, перевіркою та кваліфікацією. Обов’язково враховуйте ці моменти, запитуючи пропозиції від виробників.

І останнє, але не менш важливе: компоненти!

З усіма цими розмовами про витрати на виготовлення та монтаж легко забути про вартість фактичних компонентів. У сьогоднішньому середовищі дефіциту напівпровідників усі великі компанії EMS переходять від моделі ланцюга постачання «точно вчасно» до моделі ланцюга поставок «про всяк випадок». Це означає, що розробники повинні взяти на себе певну роль в управлінні ризиками, виконуючи діяльність із пошуку джерел на початку проекту, а не в кінці проекту. Це не обов’язково є причиною витрат на виготовлення чи монтаж, але це може спричинити потребу в редизайні, коли раптом виявляється, що критичних компонентів немає на складі.

Завчасно визначте критичні компоненти з невеликою кількістю заміни або без неї, а потім придбайте мінімально необхідні запаси.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl