Стоимость изготовления печатной платы зависит от нескольких факторов. Благодаря этому появляется множество возможностей оптимизировать её конструкцию в этом отношении. Давайте рассмотрим на что обратить внимание в плане снижения цены.

У печатных плат есть основная черта: чем больше площадь, тем выше цена. Поэтому главное правило касается размера печатной платы. Как правило, чем он меньше, тем пропорционально дешевле будет стоимость. Значит необходимо постараться сделать её максимально компактной.

Размер печатной платы можно уменьшить несколькими способами без изменения функциональности реализованных на ней схем. Первое — замена более крупных компонентов на более мелкие. Для этой цели можно использовать аналоги в корпусах меньшего размера и компоненты, объединяющие множество элементов в одном корпусе. Компоненты для поверхностного монтажа должны быть предпочтительнее компонентов для сквозного. Они не только меньше по размеру, но и не требуют сверления отверстий, значит их установка дешевле.

На размер печатной платы также влияет расположение компонентов. Меньшие расстояния между ними не только уменьшают размеры платы, но и благодаря более коротким дорожкам улучшают целостность сигнала.

Пути и поля контактов

В отличие от размера печатной платы, чем меньше медные элементы и расстояния между ними, тем выше стоимость. Это связано с тем, что изготовление контактных полей, дорожек и переходов небольших размеров требует высокоточного оборудования. Сопутствующие затраты могут быть значительными, особенно в случае производства мелких серий и прототипов. Способ сэкономить деньги в этой области — ограничить проектирование стандартными размерами элементов печатной платы.

Следует также помнить, что очень маленькие электронные компоненты и очень маленькие печатные платы увеличивают сложность и, следовательно, стоимость сборки. Вообще говоря, когда дело касается размеров печатной платы, ее медных элементов и узлов, дешевле адаптировать конструкцию к возможностям оборудования подрядчика, чем потом дорабатывать ее под них.

Если подрядчик сможет оптимизировать свой производственный процесс благодаря размерам печатных плат, соответствующим образом выбранным заказчиком, например, имея возможность разместить большее количество плат, собранных за один цикл в машине для захвата и размещения, это не приведет к увеличению платы.

Форма платы

Еще один способ снижения затрат – отказ от необычных форм плат и выполнения в них вырезов. Поэтому, если это не обязательно, например из-за неправильной формы корпуса устройства, лучше отказаться от контура, отличного от прямоугольника или квадрата. В противном случае придется учитывать дополнительную оплату, которую обычно взимают подрядчики за такие сложности. В общем, следует избегать сложностей, когда дело касается форм и отверстий в платах.

Количество слоев

Стоимость печатной платы также зависит от количества слоев. Чем их больше, тем естественно цена выше. Для простых проектов обычно достаточно двух слоев. Многослойные платы обеспечат целостность сигнала в конструкциях с высокой плотностью компонентов. Но цель должна состоять в том, чтобы добиться этого с использованием как можно меньшего количества слоев, тем более что глухие и скрытые переходные отверстия могут значительно увеличить стоимость печатной платы. Что касается последних, стоит подумать, можно ли их избежать, например, прокладывая пути по-другому или располагая слои в другом порядке.

Люверсы

Пластинчатые направляющие являются наиболее доступными, и их следует использовать, когда это возможно. Слепые и скрытые переходные отверстия необходимы только в конструкциях печатных плат HDI. Микропереходные отверстия также относительно дороги, но в случае более сложных проектов и прототипов они являются лучшим решением — их небольшой размер позволяет значительно сэкономить пространство по сравнению с обычными переходными отверстиями. Кроме того, они популярны в проектах с компонентами в корпусах BGA.

Расположение компонентов

Сборка печатной платы проще и дешевле благодаря соответствующему расположению компонентов. Они должны быть расположены равномерно по горизонтали и вертикали и, по возможности, располагать аналогичные компоненты в одном направлении. Ориентация поляризованных частей должна быть одинаковой. Также следует избегать размещения компонентов под углом, отличным от 0 или 90°.

Если необходимо расположить компоненты на обеих сторонах платы, хрупкие, тяжелые компоненты, компоненты для сквозного и поверхностного монтажа – следует размещать на одной стороне. Также следует избегать размещения мелких деталей рядом с крупными, так как первые могут потребовать ручной пайки, что увеличит затраты.

Также стоит следовать рекомендациям методологии Design for Testability (DFT). В противном случае, если конструкция платы затрудняет автоматическое тестирование, производитель может взимать дополнительную плату за ручное тестирование плат после сборки.

Материал плат

Что касается материалов, то экономить на них не стоит. Лучше выбирать стандартные, но хорошего качества. В большинстве проектов FR-4 будет наиболее экономичным выбором, если только не нужно подготовить плату к использованию в особых условиях. Аналогичным образом, зеленая паяльная маска широко используется в процессе производства печатных плат и является самым дешевым вариантом, поэтому лучше избегать других цветов. Белая маркировка обычно также является самым дешевым вариантом. Можно существенно сэкономить на типе отделки поверхности – специфика проекта не всегда требует использования дорогостоящего никелевого покрытия с верхним слоем позолоты (ENIG, Electroless Nickel Immersion Gold). Более дешевого иммерсионного лужения или оловянно-свинцового покрытия будет достаточно.

Планы закупок

По возможности следует избегать единого источника поставок электронных компонентов. Благодаря этому сможете обезопасить себя в случае возникновения проблем с наличием комплектующих, а если у данного поставщика ухудшится их качество или поставщик повысит цену, будет готовая альтернатива. План закупок также должен предусматривать поиск заменителей. Необходимо уточнить у поставщиков, будут ли компоненты доступны в течение ожидаемого времени производства печатных плат. Естественно сможете экономить размещая оптовые заказы, что требует планирования покупок.

Время выполнения

Способ сэкономить деньги на производстве печатных плат без ущерба для качества — это выбрать более длительный срок поставки, если таковой имеется. В этом отношении производители обычно предлагают «экспресс» или «быстрые» варианты, время выполнения которых в некоторых случаях составляет даже один день, но они также предлагают более медленные альтернативы для тех, кто может позволить себе подождать некоторое время. Конечно стоимость единицы продукции снижается по мере увеличения количества.

Выводы

В общем ваша цель – добиться наилучшего результата при минимальных затратах. Но не рекомендуется экономить, всегда выбирая самые дешевые комплектующие, материалы и процессы производства, поскольку пострадает конечное качество. С другой стороны, из-за выбора неоптимальных решений и неправильных проектов, стоимость реализации может превысить имеющийся бюджет. Тщательно следуя приведенным рекомендациям, вы сможете избежать этого и снизить себестоимость производства печатных плат без ущерба для их качества и функциональности.

Дополнение

Сергей Петрухин: Доля стоимости текстолита на практике очень невысока. Для СМД сверлить тоже надо, чтобы перейти на другой слой. Особенно питающих наружных слоёв это касается. Существенно удорожает стоимость количество в номенклатуре. Очень часто выгоднее поставить 2 резистора или 2 конденсатора, параллельно, чтобы в ВОМ было на позицию меньше. Где-то загрубить отклонение даже чтобы применить резистор одного номинала в двух местах. Особенно, когда ВОМ вываливается за 80 позиций в ленте – чаше всего столько питателей в машине установки. Конечно же, приличные производитель несколько машин в линию ставят или количество питателей увеличивают, тем не менее, по возможности и при необходимости оптимизации стоимости производства, надо смотреть первым делом на BOM. Поворот деталей вообще никак не влияет на стоимость. Выводные на ручную или селективную пайку тоже сильно добавляют цену. Лучше использовать THR, есть SMD нет.