我節儉的本性意味著我往往是一個慢購物者。我不經常去商場,但是當我這樣做時,我花了太多時間來衡量兩條不同牛仔褲的成本和收益。這種神經質行為可能會惹惱你的配偶,但是當你在討論PCB中使用哪種材料和電路板厚度時,它會產生神經質。
大多數設計師認為與FR4 PCB相關的制造成本是相當簡單的考慮。如果我將電路板的厚度加倍,那么理想情況下我應該將制造成本加倍。但是,一旦你開始考慮真正的設計考慮因素,這個倍增的想法并不總是成立。
當談到你的PCB制造商時,你必須考慮電路板的許多方面,以確保你的銅,焊接掩模和其他材料得到正確應用。不要因為缺乏知識而削減PCB制造的成本和效率,學習如何使用您想要的材料制作印刷電路。
FR4制造成本
FR4板的制造成本是板厚的線性函數。如果增加電路板的厚度,通常會使制造成本增加一定比例。一旦您開始考慮多層板中存在過孔,PCB中存在的層數以及制造步驟,就制造成本做出如此廣泛的陳述變得更加困難。
更高的寬高比通孔需要更長的鉆孔時間并增加鉆頭上的工具磨損。印刷電路板,尤其是多層PCB,面積較小,也往往要求任何通孔的直徑較小,以適應所需的連接數量。
這兩個因素都會降低產量,從而增加制造成本。選擇整體更薄的板會降低給定通孔直徑的通孔縱橫比,并且可以降低整體制造成本。在高速移動設備中使用的具有HDI路由的更薄的板需要大量的過孔。制造成本隨著電路板中的過孔數量線性增加。
使用更薄的電路板也會改變制造成本,因為自動制造機械可能無法用于薄板。一些選擇和放置機器可以打破大面積的薄板,這些板需要更專業的機器。這可能會限制您的制造選擇,甚至可能需要手工移動電路板,這會增加您的每板制造成本。
拾取和放置機器可以在制造過程中進行優化
成本和小組化
您的制造商將在面板中生產多個電路板,因此設計人員在設計PCB之前需要考慮其電路板尺寸和制造商的能力。對于給定的厚度和層數,生產單個FR4面板的成本將是固定的。正確的面板化方案可以提高電路板良率,從而降低每塊電路板的成本。請考慮以下簡單示例:
假設您計算出您的電路板需要具有12平方英寸的面積以適合您的所有組件。您的制造商可以使用16英寸×20英寸面板。如果您將電路板制成2英寸×6英寸,則每個面板可以容納21塊電路板。但是如果你把你的電路板換成4英寸,你現在可以在每個面板上安裝25個電路板。如果您的外形尺寸要求允許,那么生產3英寸4英寸電路板的成本會更低。
準備裝配的面板化PCB
如果電路板尺寸和外形尺寸是非常嚴格的要求,然后在上面的例子中降低成本的另一種設計選擇是生產更薄的2英寸×6英寸板。如果您的電路板已經很薄并且您將節省成本,那么這可能不是一種選擇。牢記材料相對于電路板的潛力將確保更好地了解如何解決PCB制造成本。
影響成本的其他設計方面:FR4替代方案
可能影響成本的設計方面列表(圖例打印除外)太長,無法列出。簡而言之,每個設計方面都會對成本產生影響。與FR4有關的影響制造成本的設計方面涉及FR4本身的材料特性。鑒于FR4的廣泛使用,材料制造商知道如何修改FR4的一些重要材料特性,盡管對電路板設計人員來說有一定的成本。
因為FR4在玻璃化轉變之上會變得電氣和機械不穩定溫度,選擇由高TG FR4制成的較厚的板可能是在高溫下運行或經常熱循環的設備的更好選擇。您的初始成本可能會更高,但您的電子組件會在以后感謝您。
在您開始在GHz頻率范圍內工作之前,FR4中的RF損耗不會變得明顯。在高頻(高于2.4 GHz)下,FR4變得非常有損,并且特殊板材料可能是優選的。顯然,專用的FR4混合物價格較貴,在低功率射頻和高速應用中可能更為理想。
雖然價格較貴,但可提供高玻璃化轉變溫度和低射頻損耗的替代材料。 。這些專用材料的成本比標準FR4高出20%左右,但使用更薄的板可以抵消材料成本。
選擇FR4板的厚度,層疊和面板化方案創造了許多設計權衡。但是,如果您正在尋找與您的任何電路板決策兼容的設計軟件,并且可以讓您輕松與制造商溝通,那么請考慮使用AltiumDesigner?。 Altium Designer具有強大的CAD工具和規則檢查功能,可以輕松地圍繞正確的電路板厚度設計您的設備。
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