電子系統(tǒng)的設(shè)計過程需要決定影響印刷電路組件（PCA）的成本和性能。

一般原則

能夠快速估算設(shè)計對成本的影響是有價值的。由于縮短產(chǎn)品上市時間的壓力越來越大，設(shè)計工程師可能無法使用試錯法和報價來調(diào)整新設(shè)計。此外，新產(chǎn)品開發(fā)周期越長，因任何原因引入設(shè)計變更的難度就越大。在產(chǎn)品規(guī)劃和邏輯設(shè)計的早期階段做出的決策對最終成本的影響比通常實現(xiàn)的要大。

當工程師和設(shè)計師了解導(dǎo)致印刷電路板（PCB）成本的因素時， PCA以及他們的決策如何優(yōu)化性能和成本，不僅可以為即時采購訂單節(jié)省資金，而且還可以在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)節(jié)省資金。

定價模型

PCB制造商和PCA裝配商都在努力賺錢，他們希望通過至少一些利潤來收回他們的費用。雖然許多因素導(dǎo)致了這些費用，但設(shè)計師，工程師和供應(yīng)鏈管理專業(yè)人員對他們可以通過自己的設(shè)計選擇直接控制的事物最感興趣。

任何制造工廠的運營成本都將包括開銷管理，銷售和營銷等。然而，這些通常被認為是設(shè)計獨立的并且不受客戶控制。同樣，獲利的加價更少取決于設(shè)計，更多的是供應(yīng)商想要贏得這項業(yè)務(wù)，競爭環(huán)境和其他戰(zhàn)略考慮因素的程度。

可以估算與設(shè)計相關(guān)的成本通過查看生產(chǎn)中使用的材料的成本加上使用的任何過程的分配成本，調(diào)整因檢查或測試期間發(fā)生故障而產(chǎn)生的任何產(chǎn)量損失。圖1顯示了一些成本因素。

圖1：定價中的各種因素制造商的模型。

用于構(gòu)建PCB的材料是直接材料成本的來源。這包括銅箔，預(yù)浸料，覆銅芯層壓板和阻焊膜?？梢詮陌迕娣e和板結(jié)構(gòu)的細節(jié)容易地確定材料成本，例如層壓板類型，層數(shù)和預(yù)浸料層的數(shù)量。它還包括任何沉積的金屬層，盡管除了金之外，這個成本可以忽略不計。對于PCA，這肯定會包括物料清單中的任何附加組件。

制造過程的特點是可變成本取決于生產(chǎn)的單元數(shù)量，而固定成本則取決于生產(chǎn)單元的數(shù)量。可變成本包括間接消耗品，人工和維護。固定成本。例如資本設(shè)備的折舊，無論是否使用該過程都會產(chǎn)生。從與設(shè)計相關(guān)的成本的角度來看，這些可以作為總工藝成本集中在一起。

PCB或PCA供應(yīng)商的具體成本模型可能會有所不同，但是，許多運營部門使用成本中心的概念。適用于通過中心的每個單位的具體分配。

供應(yīng)商的內(nèi)部首次通過收益也必須考慮到成本中，原因有幾個。 PCB難以返工，并且由于長期可靠性的風險，許多客戶更愿意供應(yīng)商廢棄任何未通過測試的電路板。

而不是計算每種新設(shè)計的自下而上的成本，PCB制造商通常創(chuàng)建標準定價矩陣，為報價提供依據(jù)。該矩陣假設(shè)一組標準設(shè)計特征，包括層壓材料，外層表面光潔度，最小導(dǎo)體寬度，最小孔尺寸，并使用這些標準來估算給定電路板尺寸和層數(shù)的成本。電路板設(shè)計的任何特性偏離標準材料和加工都會增加成本，并作為價格加法器或其自己的定價模型進行核算。 PCA組裝商使用組件物料清單和類似的矩陣進行報價。

雖然每個工廠或供應(yīng)商可能都有自己的內(nèi)部和保密成本模型，但我們可以根據(jù)平均市場價格數(shù)據(jù)推斷出不同設(shè)計特征的相對成本貢獻。圖2顯示了2016年7月對中國PCB供應(yīng)商的調(diào)查結(jié)果，其中不同層數(shù)的PCB的價格范圍（每平方英寸美分）。在絕對價格數(shù)據(jù)不可用的情況下，仍然可以使用比率或相對于標準的相對價格來比較設(shè)計選項。

物料成本動因

對于PCB而言，材料成本的主要驅(qū)動因素是介電層壓板，包括覆銅芯和預(yù)浸料。與層壓板成本相關(guān)的設(shè)計決策包括材料本身類型，板尺寸和層數(shù)。

材料類型

玻璃纖維增強FR- 4當然仍然是PCB的默認選擇，目前可提供具有各種熱特性的無DiCY或無鹵素品種。有更便宜的材料，如紙酚醛，但它們的性能可能無法滿足成品PCA的電氣和熱要求。在光譜的另一端是更昂貴和奇特的材料，使用不同的樹脂和增強材料用于高速或低熱膨脹應(yīng)用。對于雙面多層板，層壓板類型對板成本的影響是最顯著的成本因素，僅次于訂單量。

板尺寸和層數(shù)

這些決定了使用了多少材料，供應(yīng)商將這些作為任何報價的起點。 PCB制造商構(gòu)建面板，然后將它們切割成單獨的板，因此，當您為整個面板付費時，最大化面板利用率具有明顯的優(yōu)勢。供應(yīng)商將與客戶合作，優(yōu)化電路板尺寸，電路板間距和面板布局，使用嵌套和旋轉(zhuǎn)，以最大限度地減少未使用的空間。

圖2：基于std的層數(shù)的典型定價矩陣。 FR-4和商品設(shè)計規(guī)則

設(shè)計人員添加層以提供更多的信號路由區(qū)域，尤其是當整個電路板尺寸受到限制時。

更高的電路板厚度可以貢獻更高的PCB成本，部分原因是所需的層壓板數(shù)量略多，但也因為需要非標準厚度的銅包層芯材。

標準PCB使用銅作為主要導(dǎo)電介質(zhì)，但是銅相對便宜并且很少成為材料成本考慮因素，即使對于用于高電流應(yīng)用的較厚的銅包覆材料也是如此。厚銅的較大影響是對較小特征的蝕刻容差。與HASL施加的無鉛焊料相比，常見的表面處理對電路板成本有輕微影響，除了金，鎳，銀或鈀之外，其他例外情況除外。

工藝成本驅(qū)動因素

當使用設(shè)計規(guī)則時，特定的成本驅(qū)動因素超出構(gòu)成圖2中所示典型成本矩陣的商品設(shè)計規(guī)則。如圖3所示，如果沒有額外成本，設(shè)計規(guī)則在標準矩陣內(nèi)。但如果超過標準，則成本與實際值相關(guān)聯(lián)，直至達到超出其標準慣例的條件。設(shè)計規(guī)則可能超過這一點，但只能達到過程將不再起作用的“截止”。每個供應(yīng)商都有自己的成本驅(qū)動因素！

對于PCB工廠，邏輯生產(chǎn)成本驅(qū)動因素包括

?內(nèi)層處理（成像，蝕刻，檢查）

?層壓

?鉆孔

?外層加工（電鍍，蝕刻，最終表面處理）

?焊料掩模

?圖形印刷

?分板

?最終檢查和電氣測試

?其他特殊工藝（例如，金連接器指）

對于PCA工廠，這些是

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?焊膏印刷

?表面貼裝元件放置

?熱回流

?通孔元件放置

?波峰焊

?手動放置元件

?最終檢查和電氣測試

圖3：使用的設(shè)計規(guī)則將是常見的成本直到它們成為特定成本驅(qū)動因素并將成本增加到流程最小能力。

標準處理定義了電路板定價的基準，并在引用的模型中自動計算電路板面積和層數(shù)。以下是設(shè)計如何影響PCB或PCA總工藝成本的一些示例：

某些電路板設(shè)計必須多次通過工藝。在最簡單的情況下，層數(shù)將決定內(nèi)層處理速率的應(yīng)用次數(shù)。雙面表面貼裝組件需要至少兩次通過元件放置和回流。埋孔或盲孔通常需要順序?qū)訅骸?/p>

由于鉆孔工藝成本通常以每孔表示，因此該成本將取決于堆疊高度或可以的面板數(shù)量一次鉆孔，這又取決于鋼板厚度和最小孔徑。

大多數(shù)成本中心都處理完整的面板，因此可以使用的圖像或紙板越多在單個面板上設(shè)計，每個板的工藝成本越小。

請注意，可以添加一次性流程，如初始設(shè)置和軟工具打印作為第一個采購訂單的收費或分配到多個訂單。

標準定價模型中未包含的任何其他PCB或PCA流程步驟將增加成本，例如孔堵，斜切，或電鍍邊緣或槽。這包括需要更大控制的特殊工藝，以實現(xiàn)所需的公差，例如電路板厚度，孔尺寸和受控阻抗應(yīng)用。由于需要勞動力，手動過程顯然比自動過程昂貴。這包括手動編帶或屏蔽，手動分離以及無法裝入取放機器的組件的手動放置。