Guia de custos de PCB: Como controlar os custos de fabrico de PCB

Na indústria eletrónica, o custo de produção das placas de circuito impresso (PCB) constitui uma componente significativa dos custos do projeto. Quer se trate de uma startup ou de uma grande empresa, o controlo eficaz dos custos de fabrico das PCB pode aumentar significativamente a competitividade do produto.

No entanto, os engenheiros têm frequentemente dificuldade em prever o custo total dos componentes das placas de circuito impresso (PCB) durante o desenvolvimento de hardware. De acordo com a experiência da Geyuan Electronics, a falta de Conceção de placas de circuito impresso isso acarreta inúmeros custos adicionais, tornando o custo real de fabrico da placa de circuito impresso (PCB) muito superior ao inicialmente estimado. O custo de uma placa de circuito impresso personalizada não é um valor único e estático. Trata-se de um processo de cálculo dinâmico que incorpora fatores como o fabrico da placa em bruto, o aprovisionamento global de componentes e a complexidade da montagem final.

Mais importante ainda, esses projetos requerem normalmente uma cadeia de abastecimento descentralizada. Por exemplo, adquirir placas de circuito de um único fornecedor, comprar componentes a intermediários e, posteriormente, subcontratar a montagem da caixa a uma fábrica terceirizada é a forma mais rápida de aumentar o custo total de propriedade (TCO). Este guia irá apresentar uma análise detalhada da distribuição de custos associada a projetos de fabrico de placas de circuito impresso (PCB) e explicar como controlar os custos de entrada do projeto através da análise DFM e do controlo do processo de fabrico.

Primeiro, vamos compreender os elementos específicos incluídos nos custos de fabrico das placas de circuito impresso (PCB).

Os custos das placas de circuito impresso (PCB) resultam de uma série de fatores e variáveis inter-relacionados. Os engenheiros, os desenvolvedores de hardware e os fabricantes devem ter um conhecimento profundo dessas variáveis para conceber produtos que sejam simultaneamente funcionais e económicos. Decisões acertadas relativamente à seleção do material da placa, ou mesmo pequenas alterações na lista de materiais (BOM), podem ter um impacto significativo nos custos das PCB e das montagens de placas de circuito impresso (PCBA). Resumimos a seguir os componentes de custo normalmente envolvidos num projeto completo de fabrico de PCB.

Dimensões da placa de circuito impresso e número de camadas	As placas de circuito impresso de maiores dimensões consomem mais matérias-primas (laminado revestido a cobre, folha de cobre), enquanto um maior número de camadas exige processos diferentes e mais complexos (laminação, perfuração, galvanoplastia) para o seu fabrico.
Seleção do material para placas de circuito impresso	A norma atual é a FR-4, que é o substrato mais económico e a escolha por defeito para a grande maioria das aplicações.
Tratamento da superfície de placas de circuito impresso	O tratamento aplicado às áreas de solda de cobre pode afetar a soldabilidade e a durabilidade a longo prazo.
Complexidade do fabrico de placas de circuito impresso	Normas de fabrico mais exigentes aumentam os custos. Por exemplo, requisitos mais rigorosos relativos à largura e ao espaçamento das pistas (por exemplo, 3,5 mil em vez dos 5 mil padrão), controlo da impedância para sinais de alta velocidade e vias cegas ou enterradas. Estas características aumentam os requisitos de precisão e a complexidade do controlo do processo de fabrico das placas de circuito impresso (PCB), o que, por sua vez, faz subir os preços das PCB.
Itens da lista de materiais (BOM)	Os custos de montagem são influenciados não só pelo número total de peças, mas também pelo número de peças únicas na lista de materiais (BOM). Cada item da lista de materiais (ou número de peça) implica custos associados e custos de gestão subsequentes (aquisição/processamento).
Custo das peças e situação do abastecimento	Alguns componentes caros e exclusivos (tais como FPGAs de gama alta, sensores especiais e microprocessadores potentes) podem facilmente representar a maior parte do custo total.
Tecnologias de montagem (SMT vs. THT)	O fabrico de placas de circuito impresso (PCB) requer normalmente operações de perfuração, e muitos deles exigem tanto a tecnologia de montagem SMT como a THT. Este tipo de fabrico de PCB é o mais dispendioso, uma vez que tem de passar primeiro por uma linha de produção SMT automatizada, seguida de processos de soldadura manual ou por onda.
Montagem de uma face vs. montagem de duas faces	Este é um dos multiplicadores de custos mais significativos. Quando os componentes são distribuídos em ambos os lados da placa de circuito impresso, o processo requer duas linhas de montagem SMT: uma para o lado A (estêncil, pasta de solda, colocação, soldadura por refluxo) e outra para o lado B. Isto quase duplica o tempo de configuração das máquinas e de produção, o que também se refletirá no custo da sua placa de circuito impresso personalizada.
Densidade dos componentes e passo fino	As placas de circuito com componentes dispostos de forma densa ou que utilizam componentes de passo fino (como o BGA de 0,4 mm) exigem uma maior precisão nas configurações das máquinas, sendo por vezes necessário reduzir a velocidade de produção para manter a precisão. A redução da velocidade implica um aumento do tempo de inatividade das máquinas, o que se traduz em custos mais elevados.
Quantidade e custo único do projeto (NRE)	Quer se trate de um protótipo de 5 peças ou de uma produção em série de 1 000 peças, todas as encomendas incluem uma taxa NRE, que corresponde a uma taxa única de configuração para um novo projeto.
Prazo de entrega	Os prazos de entrega padrão são, normalmente, a opção mais económica. Se necessitar de um serviço urgente, isso significa que a sua encomenda terá prioridade, o que implicará uma interrupção do calendário normal de produção, e as taxas de urgência associadas serão adicionadas ao custo total.

Ao compreender e controlar os elementos de custo no processo de fabrico do projeto de PCB, é possível controlar o custo total do projeto.

O custo de fabrico de diferentes tipos de projetos de PCB varia, uma vez que os custos variam inevitavelmente em função do projeto final. Por conseguinte, devemos analisar minuciosamente os custos de fabrico das PCB, tendo em conta os pormenores de todo o processo de fabrico do projeto, de modo a otimizar a relação custo-eficácia, garantindo simultaneamente a qualidade.

Por conseguinte, compreender e controlar os custos de fabrico de PCB requer um conhecimento básico do Processo de fabrico de placas de circuito impresso e aspetos relacionados. Isto constitui uma vantagem na negociação dos pormenores relativos aos preços do projeto. Além disso, compreender os diferentes fatores envolvidos no cálculo dos custos de fabrico de PCB facilita a análise crítica das cotações. Por conseguinte, é fundamental compreender os custos e os fatores que os determinam em cada fase ao estimar os custos de fabrico de PCB. Resumimos a seguir o processo geral de fabrico de PCB e os fatores que afetam os custos do projeto.

Processamento da camada interna	Na fabricação de placas de circuito impresso (PCB) multicamadas, as camadas internas devem ser processadas em primeiro lugar. Esta etapa consiste nos processos de revestimento, revelação, decapagem e gravação, com vista a formar o padrão do circuito. Quanto mais camadas tiver uma PCB, mais etapas de processamento são necessárias e maior será o custo.
laminado	O processo de laminação consiste na combinação de diferentes camadas de uma placa de circuito impresso multicamadas. Cada camada é gravada com um padrão, sendo depois empilhadas, fixadas com pinos de fixação e submetidas a pressão.
perfuração	A necessidade de furos preenchidos com resina e revestidos a cobre também influencia o preço da placa de circuito impresso. Estas características de conceção são frequentemente necessárias para o mecanismo de arrefecimento da placa.
Gravura	A gravação é o processo que consiste em revelar os padrões dos circuitos através da remoção, por gravação, de uma camada de metalização de cobre. Quanto mais espessa for a camada de cobre, mais difícil será o processo de gravação.
máscara de solda	Em seguida, é aplicada uma máscara de solda à placa de circuito impresso para isolar ainda mais as faixas condutoras. A distância mínima entre os pads e os pontos de contacto é fundamental tanto para o projeto como para os custos de fabrico da PCB.
Tratamento de superfícies	O tratamento de superfície é aplicado aos pinos das placas de circuito impresso para obter uma superfície soldável e isenta de óxido. O tratamento de superfície representa uma parte significativa do custo total de fabrico das placas de circuito impresso. O EING (niquelagem sem corrente com imersão em ouro) é mais dispendioso do que o OSP (Protetor Orgânico de Soldabilidade) ou o HASL (Nivelamento de Solda por Ar Quente). É fundamental escolher o tratamento de superfície adequado para garantir o desempenho, equilibrando simultaneamente os custos de fabrico das placas de circuito impresso.
serigrafia	A máscara de solda e a serigrafia representam, em conjunto, aproximadamente 12% do custo total do fabrico de placas de circuito impresso. O objetivo da serigrafia é fornecer informações legíveis sobre a placa de circuito impresso, tais como referências de componentes, marcas de referência e outras informações de rastreabilidade.
Inspeção e ensaios	Tanto a inspeção como os ensaios aumentam os custos de fabrico das placas de circuito impresso (PCB). Estas etapas são cruciais para verificar a qualidade das placas e detetar quaisquer problemas de fabrico que possam ser corrigidos imediatamente. São necessários custos iniciais de configuração ou programação dos ensaios e da inspeção quando se lida com uma placa de circuito impresso pela primeira vez.

Quatro fatores fundamentais que afetam os custos de fabrico dos projetos de placas de circuito impresso (PCB)

Com base na análise do processo de fabrico de placas de circuito impresso (PCB) acima apresentada, o custo total de fabrico de um projeto de PCB depende da complexidade do projeto, dos parâmetros técnicos e dos materiais selecionados. Por conseguinte, para facilitar a compreensão, resumimos quatro fatores principais que afetam o custo total de um projeto de fabrico de PCB.

número de andares	O número de camadas é um dos principais fatores que contribuem para o aumento dos custos. Devido aos ciclos de laminação e etapas de processo adicionais, uma placa de circuito impresso de quatro camadas custa normalmente duas a três vezes mais do que uma placa de duas camadas. Cada camada adicional para além da quarta pode potencialmente aumentar os custos em 30–40%.
Especificações de conceção	Larguras de linha estreitas, espaçamentos densos e microvias exigem um fabrico de precisão. Por exemplo, larguras de linha inferiores a 4 mil ou vias com menos de 0,2 mm requerem perfuração a laser e sistemas de imagem de ponta, o que normalmente aumenta os custos em 20–30%.
Seleção de materiais	O FR4 padrão continua a ser a opção mais económica para placas de uso geral, enquanto os laminados de alto desempenho, como o Rogers 4350B ou os materiais da Taconic, são essenciais para projetos de RF e de alta frequência. Estes podem multiplicar por dez os custos com materiais.
Espessura do cobre e tratamento da superfície	Uma espessura de cobre superior a 1 oz aumentará proporcionalmente os custos com materiais e gravação. Da mesma forma, tratamentos de superfície avançados, como o ENIG ou a prata por imersão, melhoram a soldabilidade, mas custam 8–12% mais do que o HASL. Coordene eficazmente as condições de entrega das placas de circuito impresso com os seus fornecedores para garantir a transparência dos custos ao longo de todo o processo de produção.

A análise da viabilidade de fabrico para projetos de placas de circuito impresso permite controlar os custos de fabrico associados.

Com base no artigo acima, podemos constatar que, ao calcular os custos de fabrico de PCB e PCBA, podemos recorrer às capacidades de DFM para analisar dados-chave de contabilidade de custos em projetos de PCB personalizados, o que pode ajudar a reduzir os custos globais de produção. A seguir, apresentamos as formas específicas de reduzir os custos de fabrico de PCB utilizando as capacidades de DFM.

Número de camadas da placa de circuito impresso	O DFM (Mecânica Visual Distribuída) é utilizado para determinar se o número de camadas da placa de circuito impresso (de uma face, de duas faces ou multicamadas) é razoável. Por conseguinte, o preço de fabrico das placas de circuito impresso com diferentes camadas varia consideravelmente. De um modo geral, o preço de uma placa de 4 camadas é o dobro do de uma placa de dupla face.
Dimensões da prancha	O tamanho da placa de circuito afeta a área de produção. O DFM (Digital Function Metering) mede com precisão as dimensões dos documentos; mesmo uma diferença mínima de 1 milímetro pode afetar a área de produção, levando a variações significativas nos custos.
Largura da linha e espaçamento entre linhas	Larguras de linha e espaçamentos mais reduzidos complicam a produção, reduzem o rendimento e aumentam os custos. O DFM de PCB consegue detetar com precisão estes fatores e recomendar processos de fabrico adequados para reduzir os custos.
Análise de Gong Chang	O preço de uma placa de circuito impresso pré-formada é calculado com base no seu comprimento. Se o comprimento não for especificado, os cálculos de custos serão imprecisos. O DFM da PCB permite calcular os comprimentos corretos da fresadora e da placa, garantindo estimativas de custos precisas.
Zona do Ouro Afundado	O ouro é um material caro e os erros de cálculo podem aumentar significativamente os custos de produção, ao afetarem a área que necessita de revestimento a ouro. O DFM de PCB permite calcular a área de revestimento necessária, minimizando o desperdício de ouro.
Contagem com agulha voadora	As sondas móveis utilizadas para testar as juntas de solda aumentam o tempo de teste e os custos de configuração. O DFM de PCB permite calcular com precisão o número de pontos de teste com base nas juntas de solda, otimizando o processo de teste.
Utilização da placa de circuito impresso	A utilização da placa de circuito impresso é um fator fundamental que afeta os custos de produção. Aumentar a utilização em apenas alguns pontos percentuais pode reduzir significativamente a área de produção, diminuindo assim os custos globais de produção. O DFM de PCB permite calcular a taxa de utilização mais elevada possível, otimizando assim o processo de corte da placa de circuito impresso.
Densidade dos poros	A densidade de vias refere-se ao número de orifícios por metro quadrado. Uma maior densidade de vias aumenta o tempo e o custo de produção. O DFM de PCB permite calcular com precisão a densidade de vias, evitando aumentos desnecessários no tempo e no custo de produção.
Pontos de soldadura do dispositivo	O custo das juntas de solda SMT e DIP é calculado com base no número de juntas de solda. Quanto mais juntas de solda, maior é o custo. A DFM de PCB permite calcular o número de pads SMT e DIP, ajudando a gerir o número de juntas de solda e a reduzir custos desnecessários.
Verificação da lista de materiais	Entradas incorretas na Lista de Materiais (BOM) podem levar à aquisição de componentes errados ou em excesso, resultando em perdas financeiras. A função de verificação da BOM do PCB DFM pode ajudar a verificar os dados da BOM e a reduzir o risco de erros na aquisição.

Por fim, também é possível reduzir os custos de fabrico de PCB através dos seguintes métodos.

Não só é possível reduzir os custos de fabrico de placas de circuito impresso através dos métodos acima referidos, como também é possível controlar o custo total dos projetos de fabrico de placas de circuito impresso através dos dois métodos seguintes.

Seleção do fabricante e localização do fabricante

O mecanismo de aquisição de PCB é um tanto complexo. É sabido que os fabricantes locais em algumas regiões têm dificuldade em competir com os fabricantes chineses em termos de custo e qualidade, uma vez que alguns PCB altamente complexos são simplesmente impossíveis de produzir. No entanto, muitos países aplicam direitos aduaneiros com base na aplicação dos produtos eletrónicos, na natureza do PCB e na taxa de montagem aquando da importação do PCB. A Índia e a Europa são exemplos paradigmáticos. A Índia impõe tarifas de importação muito elevadas sobre PCBs em bruto com menos de seis camadas importados de todo o mundo, enquanto os países da UE aplicam poucas ou nenhumas tarifas sobre os PCBs importados; por conseguinte, mesmo sem considerar os custos de envio, o mesmo PCB fabricado pela mesma fonte pode ter preços diferentes em duas regiões distintas.

Adicionar serviços do fabricante

A adição de serviços como a montagem e o fornecimento «chave na mão» pode proporcionar descontos na produção de PCB aos fornecedores. No entanto, para além destes benefícios óbvios, as vantagens em termos de custos também podem reduzir o custo por polegada quadrada de PCB. As placas de circuito impresso (PCB) nuas ou parcialmente montadas são consideradas produtos SKD (semi-knocked-down) e as suas tarifas aduaneiras podem ser inferiores às aplicáveis às próprias PCB nuas. A inclusão de serviços de montagem não só ajuda a reduzir as tarifas aduaneiras, como também facilita a montagem de componentes complexos, tais como os BGAs, cuja montagem local seria, de outra forma, muito dispendiosa.

PCB métodos de estimativa dos custos de fabrico

É fundamental estimar com precisão os custos das placas de circuito impresso (PCB). Existem vários métodos que pode utilizar para o efeito. Estes métodos podem ajudá-lo a planear o seu orçamento e a evitar problemas inesperados mais tarde.

Utilizar as cotações do fabricante

Uma das melhores formas de estimar os custos é solicitar um orçamento diretamente à Fabricante de placas de circuito impresso. Podem fornecer-lhe uma discriminação detalhada dos preços com base no seu projeto específico. Isto é importante porque abrange todos os pormenores, tais como materiais, camadas e requisitos especiais. Um orçamento direto é a forma mais precisa de compreender os custos. É adaptado ao seu projeto, pelo que obtém valores precisos, e não estimativas. A maioria dos fabricantes oferece orçamentos rápidos online ou por e-mail, o que facilita o contacto com eles.

Software de estimativa de custos de produção

Outra boa opção é utilizar software de estimativa de custos de fabrico. Estas ferramentas foram concebidas para lhe fornecer um orçamento com base nas especificações do seu projeto. Deve introduzir informações detalhadas, tais como as dimensões da placa, o número de camadas e os materiais. O software calculará rapidamente uma estimativa. Este método é ideal para perceber, numa fase inicial, quanto poderá custar o seu projeto. Pode ajudá-lo a planear antes de contactar os fabricantes para obter orçamentos. A melhor parte? É rápido e prático.

Calculadora de custos de PCB

Se procura uma forma rápida e fácil de estimar o custo das suas placas de circuito impresso (PCB), uma calculadora de custos de PCB online pode ser útil. Muitos fabricantes disponibilizam estas calculadoras nos seus sites. Será útil introduzir especificações básicas, tais como o tamanho, o número de camadas e o número de placas necessário. Embora uma calculadora de custos de PCB seja mais detalhada do que um orçamento completo, pode fornecer uma estimativa aproximada. Isto é útil quando ainda está a calcular o seu orçamento e ainda não está pronto para avançar com uma encomenda completa.

Por que escolher a Geyuan Electronics como o seu parceiro profissional na fabricação de PCB e PCBA?

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Conclusão

O fabrico de PCB é um processo altamente complexo, que exige uma atenção meticulosa aos detalhes em todas as fases, desde a conceção inicial até aos testes finais. Compreender cada etapa do processo de fabrico de PCB permite-lhe tomar decisões informadas, otimizar os projetos para melhorar a fabricabilidade, selecionar fabricantes que se alinhem com os objetivos do seu projeto e controlar os custos totais do projeto. Além disso, a parceria com um fabricante de PCB experiente e de confiança pode melhorar significativamente a qualidade, o desempenho e a taxa de sucesso no mercado dos seus produtos eletrónicos. Contacte-nos hoje mesmo para discutir como as nossas soluções completas de fabrico de PCB podem dar resposta às suas necessidades de desenvolvimento de produtos e ajudá-lo a obter uma vantagem competitiva no mercado. Deixe-nos ajudá-lo a transformar, com confiança e eficiência, os seus projetos em produtos de alta qualidade e prontos para o mercado.