اگرچه طراحی مدار چاپی PCB دائما در حال تغییر است و همیشه مهندسان سعی می کنند ویژگی های بیشتری را در یک مدار کوچکتر جا دهند، اما مدار چاپی ستون فقرات همه دستگاه های الکترونیکی محسوب می شود و همیشه این روال ادامه دار خواهد بود. تابلو های مدار چاپی امروزی می توانند از طرح های سفت و سخت ساده یک طرفه تا مجموعه های چند لایه پیچیده با پشت فلزی، متغیر باشند.
این فناوری انعطاف پذیر که در تمام قسمت های زندگی روزمره انسان ها وجود دارد، در محصولاتی مانند تلفن های همراه هوشمند نیز به کار گرفته می شوند. با ورود فناوری پوشیدنی جدید به زندگی ما، کل صنعت الکترونیک قصد دارد به سمت طراحی های پیچیده تر مدار چاپی PCB حرکت کند.
درک اینکه محرک های اصلی هزینه چاپ مدار های الکترونیکی چیست، به مهندسان و کارشناسان کمک می کند تا در خرید و طراحی مدار چاپی انتخاب های بهتری داشته باشند؛ بنابراین در این مقاله عوامل تاثیرگذار بر روی هزینه طراحی مدار های چاپی را شرح داده تا بتوانید انتخاب درستی در این زمینه داشته باشید.
فاکتور های اساسی که روی هزینه طراحی مدار چاپی PCB تاثیر می گذارند!
عوامل و متغیر های مختلفی روی تولید مدار چاپی PCB و برآورد هزینه تولید تاثیر می گذارد. ملاحظات مربوط به عامل هزینه در درجه اول به استراتژی های مختلف تولیدی که تولیدکنندگان استفاده می کنند، تجهیزات تولیدی متنوع و طیف وسیعی از فناوری های موجود برای ایجاد محصول نهایی بستگی دارد.
صرف نظر از عوامل ایجاد کننده هزینه، کنترل هزینه ها در مراحل اولیه فرآیند طراحی مدار چاپی PCB بسیار حائز اهمیت است. این امر به این دلیل است که هزینه چاپ مدار های الکترونیکی تنها برای طراحی مخصوص یک قطعه در نظر گرفته شده است و کاهش آن بدون طراحی مجدد غیر ممکن خواهد بود. اگرچه مراحل اضافی فرآیند از نظر مواد مصرفی، زمان انجام فرآیند، تصفیه زباله و انرژی به هزینه های مربوطه می افزاید، اما هزینه فرآیند صرف نظر از تولید کننده بر قیمت PCB نیز تاثیر می گذارد.
هزینه یابی دقیق در تولید PCB به عوامل مختلفی بستگی دارد. این موارد شامل پیچیدگی تخته، مواد اولیه مورد استفاده برای ساخت، تجهیزات مورد استفاده و کارایی کلی فرایند است. عوامل هزینه را می توان برای سهولت به سه دسته کلی طبقه بندی نمود. توجه داشته باشید که عوامل هزینه مربوط به دسته های دو و سه به تجهیزات مورد استفاده برای ساخت بستگی دارد و بنابراین مختص سازنده است.
عوامل قابل توجه برای هزینه
عوامل اصلی موثر بر هزینه در گروه اول عبارتند از:
اندازه مدار چاپی PCB
این یکی از بزرگترین عواملی است که بر هزینه طراحی مدار چاپی PCB تاثیر می گذارد. اکثر سازندگان PCB از اندازه استاندارد پنل تولیدی یعنی 18 در 24 اینچ استفاده می کنند. جایگزینی های متفاوتی از این اندازه وجود دارد اما معمولا بیشتر هزینه ها بر اساس این اندازه پانل محاسبه می شود.
پانل PCB شما حاشیه ای را در اطراف لبه پانل برای سوراخ های ابزار مخصوص خود، وسایل ثبت یا نشانگر ها، کوپن ها و دزدگیر پانل، متعادل کننده مس تصرف می کند. این باعث می شود که یک سطح پانل قابل استفاده فقط 16.5 در 22.5 اینچ باشد. اندازه فیزیکی طرح PCB شما قیمت قطعه را تعیین می کند، زیرا هر مدار چاپی PCB هزینه پنل را از قبل بر اساس تعداد لایه تعیین می کند.
بدیهی است که طرح های PCB کوچکتر حجم بالاتری را به همراه خواهد داشت که منجر به قیمت کمتر می شود. انتخاب اینکه طرح شما در یک آرایه ساخته شود از مساحت بیشتری در صفحه استفاده می کند که هزینه را بالا می برد، اما مونتاژ SMT را آسان تر می کند؛ بنابراین این یک معامله دو طرفه است.
تعداد لایه ها
این یک معادله ساده است که با افزایش تعداد لایه ها، هزینه نیز افزایش می یابد. لایه های بیشتر به دلیل مراحل بیشتر تولید، مواد بیشتر و زمان تولید اضافی به هزینه های اضافی تبدیل می شود اما عکس این معادله همیشه صادق نیست.
یعنی با کاهش تعداد لایه ها، هزینه کلی کاهش نمی یابد، زیرا کاهش تعداد لایه ها عمدتا شامل فناوری پیچیده تر و شیوه های طراحی تهاجمی است که هر دو بر عملکرد مدار چاپی PCB تاثیر می گذارد. با این حال، اگر پیچیدگی و طراحی ثابت بماند، تغییر هزینه چاپ مدار های الکترونیکی بطور خطی به تعداد لایه های آن بستگی دارد.
پیچیدگی PCB
پیچیدگی طراحی مدار چاپی بستگی به تعداد لایه ها و تعداد ویاس در هر لایه دارد، زیرا این تغییرات لایه هایی را نشان می دهد که ویاس ها در آنجا شروع و متوقف می شوند و به مراحل لمینت و حفاری بیشتری در فرآیند تولید PCB نیاز دارد. تولیدکنندگان، فرآیند لمینت را فشار دادن دو لایه مس و دی الکتریک در بین لایه های مس مجاور با استفاده از گرما و فشار برای ایجاد یک ورقه PCB چند لایه تعریف می کنند؛ بنابراین هر چقدر پیچیدگی مدار بیشتر باشد، هزینه و عملکرد بالاتری دارد.
فاکتور های مهم هزینه
اگرچه عوامل هزینه مربوط به دسته دوم بستگی زیادی به تولید کننده مدار چاپی PCB دارد، اما عوامل مهم هزینه را می توان به شرح زیر ذکر کرد:
طراحی مسیر و شکاف های لازم برای اتصال قطعات
هر چه میزان طراحی نازک تر باشد، گران تر خواهد بود.
کنترل امپدانس
ایجاد مراحل اضافی در فرآیند طراحی و تولید، هزینه ها را افزایش می دهد.
اندازه صفحه و تعداد سوراخ ها
ایجاد سوراخ های بیشتر و قطر های کوچکتر هزینه ها را افزایش می دهد.
ویزا های وصل شده یا پر شده و مس پوشیده بودن آنها
ایجاد مراحل اضافی در طی فرآیند، موجب افزایش هزینه ها می شود.
ضخامت مس در لایه ها
ضخامت مس بیشتر در لایه ها، به معنی هزینه های بیشتر است.
عوامل هزینه جزئی
این عوامل هزینه جزئی را در بر داشته و شامل دسته سوم است که به تولیدکننده و کاربرد PCB بستگی دارد. آنها عمدتا شامل:
- میزان ضخامت PCB
- انواع طراحی سطحی
- ماسک لحیم کاری
- چاپ طراحی
- کلاس عملکرد PCB
- خطوط PCB که به طور خاص برای مسیریابی محور z استفاده می شود.
- آبکاری کناری یا لبه، در صورت وجود.
به طور کلی برای برآورد دقیق هزینه چاپ مدار های الکترونیکی، متخصصان توصیه می کنند که از محدوده طراحی موجود استفاده کرده و الزامات را بر اساس فناوری های برآورد شده تنظیم کنید. چنین برآورد هایی نقاط نسبی بیشتری برای تصمیم گیری در مورد هرگونه استفاده در زمینه های مختلف فناوری را ارائه می دهد.