PCB-Kosten: Erstellung einer Kostenschätzung für die Leiterplattenherstellung

Solange ich keinen Layout-Auftrag direkt von einem Hersteller erhalte, fragen meine Kunden mich normalerweise, ob ich ein Hersteller bin. Meine Firma stellt keine Leiterplatten her. Dennoch halte ich es für notwendig, meine Klienten über die PCB-Kosten der Herstellung aufzuklären. Als ich begann, Kostenschätzungen für meine ersten Projekte zu sammeln, fing ich an, die primären Kostentreiber der Leiterplattenherstellung besser zu verstehen und zu lernen, wie man Voranschläge für Leiterplatten-Kosten am besten strukturiert.

Manche Anbieter bieten praktische Kalkulatoren zur Schätzung der Leiterplattenherstellungskosten an. Die wahren Kosten hängen jedoch von einer Vielzahl von Faktoren ab. Als Unternehmer, der seine eigenen Leiterplatten herstellt oder die Fertigung, Prüfung und Lieferung für neue Projekt leitet, ist es Ihre Aufgabe, Ihren Kunden die primären Kostentreiber transparent zu machen. Nachfolgend erfahren Sie, wie Sie die Fertigungskosten schätzen können, egal ob für lokale oder ausländische Hersteller.

Was bestimmt die PCB-Kosten der Herstellung?

Die PCB-Kosten der Fertigung werden von einer Reihe an Faktoren beeinflusst. Im Allgemeinen führen höhere Stückzahlen, die Anzahl von Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte, kleinere Leiterbahnen, Vias und Bestückungslöcher sowie die Anzahl der Komponenten pro Leiterplatte zu steigenden Herstellungskosten. Diese sind jedoch nicht linear. Mit anderen Worten, die doppelte Anzahl Platinen und Komponenten verdoppelt nicht die Gesamtkosten eines Auftrags.

Dafür gibt es wesentliche Gründe: Zunächst fallen eine Reihe von Fixkosten bei jedem Fertigungsdurchgang an, wie Werkzeugkosten, Designprüfung, Schablonenerstellung und andere, abhängig von Ihren Anforderungen. Andere Aufwände sind variabel und werden pro Stück ermittelt. Diese Kosten sinken mit abnehmender Auftragsmenge, was jedoch wenig mit der Paneelisierung zu tun hat. Vielmehr sinken die Kosten pro Board durch Amortisation der Fixkosten über das gesamte Fertigungslos. Dasselbe Konzept gilt für die Montage (siehe unten).

Hier ist ein kleiner Überblick über die bedeutendsten Kostentreiber, die bei der Herstellung anfallen. Berücksichtigen Sie diese Faktoren, wenn Sie eine Kostenschätzung für die PCB-Herstellung erstellen.

Tabelle mit den wichtigsten Kostentreibern

PCB-Kosten für Prüfung und Inspektion

Prüfung und Inspektion sind zwei wichtige Aktivitäten, die bei der Fertigung neuer Baugruppen durchgeführt werden müssen. Fertigung und Inspektion nach IPC-A-600 Klasse 3 kostet mehr als Klasse 2; ähnliches gilt für andere relevante Normen und Klassen. Hersteller bieten zudem verschiedene Formen von Design- und Konstruktionsreviews bei der Produktion an. Bei allen Vorteilen einer vollständigen technischen Prüfung erhöht diese die Kosten pro Board deutlich und verursacht typischerweise zusätzliche Fixkosten. Erkundigen Sie sich auf jeden Fall, was mit den gewählten Prüfungsarten verbunden ist und legen Sie fest, welche Konstruktionsleistungen Sie dafür erbringen müssen, bevor Sie Ihrem Angebot eine technische Prüfung hinzufügen.

Kostentreiber Montage

Bei der Montage lassen sich die Kostentreiber wie folgt zusammenfassen:

• Anzahl individueller Komponenten: Mehr unterschiedliche Bauteile bedeuten höhere Leiterplatten-Kosten, obwohl die Bestellung von größeren Bauteilmengen den Preis pro Teil senkt.
• Komponententypen: Eine reine SMD-Baugruppe kann bis zu ~50 % mehr kosten als eine in Durchstecktechnik.
• Anschlussabstände bei SMD-Bauteilen: Das hängt nach meiner Erfahrung stark vom Hersteller ab. Wenn Sie ausschließlich SMD verwenden, werden manche Hersteller für Bauelemente mit kleinerem Pitch keinen Aufpreis berechnen.
• Verwendung von Ball-Grid-Arrays: Die Montage von BGAs kann ~20 % Mehrkosten gegenüber konventionellen SMD-Komponenten verursachen.
• IPC-A-600 Klasse 3 und ITAR-Konformität: Produktion und Montage gemäß IPC-A-600 Klasse 3 verursachen deutlich höhere Kosten, wenngleich die Qualität des Endprodukts ebenfalls höher ist. Für die USA muss Ihr Projekt ggf. ITAR-konform sein. Fertige Baugruppen müssen dazu die ITAR-Anforderungen bezüglich Datenintegrität, PCB-Integrität und Versand erfüllen, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Sofern keine Handmontage erfolgt, steigen die Montagekosten nicht linear mit der Baugruppenanzahl. Mit anderen Worten: Bei der maschinellen Bestückung verdoppelt eine Verdoppelung der Baugruppenstückzahl nicht die Montagekosten. Ein Teil fließt in die Werkzeugherstellung und Programmierung der Automaten, während der Rest für die Maschinenzeit aufgewendet wird.

Durch die automatisierte Bestückung sparen Sie insgesamt Kosten.

Die Bauteilkosten folgen einer ähnlichen Struktur. Bei der Beschaffung größerer Mengen kommen Sie ggf. in eine günstigere Preisklasse bei Ihrem Distributor, wodurch die PCB-Kosten pro Bauteil sinken. Aus diesem Grund ist es auch günstiger, von einem Lieferanten zu kaufen, statt mehrere Anbieter zu kombinieren.

Übersee oder lokale Fertigung

Ich bevorzuge lokale Produzenten, da ich so mehr Kontrolle über den Fertigungsprozess habe. Bei einfachen Baugruppen erledigen, nach meiner Erfahrung, chinesische Hersteller gute Arbeit, wenngleich sie sich jede kleine Auftragsergänzung (z. B. bestimmte Siebdruckmerkmale, Tests, andere Lötstoppmaskenfarbe) auf Heller und Pfennig bezahlen lassen. Für komplexere Baugruppen oder wenn das Design bestimmte Testanforderungen erfüllen muss, ziehe ich einen lokalen Hersteller vor, da ich Verantwortliche bei Bedarf telefonisch leicht erreichen kann.

Was die Stückkosten betrifft, so kann der Leiterplattenpreis von einem lokalen Hersteller (in den USA) um Faktor 5 höher liegen als für dieselbe im Ausland produzierten Leiterplatte – bei gleicher Lieferzeit. Montage ist ein ganz anderes Thema. Nicht alle Hersteller bieten diese vor Ort an, sodass Sie ein Angebot von einem Bestücker einholen müssen. Die Tatsache, dass Sie Ihre Leiterplatten vom Hersteller an Ihren Bestücker liefern müssen, erhöht die Beschaffungszeit, wodurch die immateriellen PCB-Kosten für das Endprodukt steigen.

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