Come affrontare il calcolo dei costi per una produzione di circuiti stampati

Zachariah Peterson
|  June 5, 2020
Come affrontare il calcolo dei costi per una produzione di circuiti stampati

A meno che non riceva un lavoro di layout direttamente da un produttore, i miei clienti di solito mi domandano se lo sono. La mia azienda non produce schede, ma è importante informare i clienti sui costi di produzione dei nuovi PCB. Sulla base di alcuni preventivi dei miei primi progetti, ho iniziato a comprendere meglio i principali fattori di costo della produzione di PCB e come elaborare correttamente una stima completa per i miei clienti.

Alcuni produttori dispongono di calcolatori per stimare i costi di produzione, il che è molto vantaggioso, ma i costi reali dipendono da una serie di fattori. Se sei un imprenditore e stai producendo le schede oppure stai gestendo la produzione, il collaudo e la consegna di un nuovo progetto, il tuo compito è quello di aiutare i clienti a comprendere i principali fattori di costo per le nuove schede. Ecco come ottenere una calcolo dei costi di fabbricazione, utile per i produttori locali ed esteri.

Come determinare un calcolo dei costi di produzione dei circuiti stampati?

Ci sono una serie di fattori che determinano i costi di produzione di circuiti stampati. In generale, la produzione di più schede, l'uso di maggiori via per scheda, l'utilizzo di tracce/via/fori di montaggio più piccoli e l'uso di più componenti per scheda aumentano i costi di produzione. Tuttavia, i costi non sono lineari. In altre parole, raddoppiare le quantità di schede e componenti non incrementa il costo totale di un ordine.

Le ragioni sono varie. Esistono una serie di costi fissi legati ad ogni ciclo di produzione, inclusi i costi di lavorazione, revisione del progetto, creazione di stencil e altri. I costi variabili, invece, sono determinati in base alle singole schede. Il costo per scheda può diminuire al diminuire delle dimensioni dell'ordine, il che non è legato alla pannellizzazione. Invece, questa diminuzione si ottiene ammortizzando i costi fissi per l'intera gestione della scheda. La stessa cosa vale per il montaggio (vedi qui sotto).

Ecco un breve riassunto di alcuni dei principali fattori di costo coinvolti nella fabbricazione e produzione di circuiti stampati. Quando crei una stima dei costi di produzione, ricordati di considerare ciascuna di queste aree.

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Questa tabella potrà esserti molto utile per considerare tutte le aree della produzione di circuiti stampati, per un calcolo dei costi accurato

Costi di collaudo e di ispezione

Il collaudo e l'ispezione sono due operazioni importanti da eseguire anche quando viene prodotta una nuova scheda. La produzione e l'ispezione fino all’IPC-A-600 Classe 3 costa più della Classe 2. Lo stesso vale per altre norme e classi pertinenti. I produttori offrono anche diversi livelli di progettazione e revisione ingegneristica durante la produzione. Avvalersi di una revisione ingegneristica completa può aumentare significativamente il calcolo dei costi per  scheda e comportare un costo fisso aggiuntivo. Informati in cosa consiste questo tipo di revisione e quali deliverable di progetto devi fornire prima di aggiungere questo servizio al preventivo.

Fattori di costo del montaggio

I fattori di costo coinvolti nel montaggio sono i seguenti:

  • Numero di componenti unici: un numero maggiore di componenti unici equivale ad un costo più elevato, anche se ordinare grandi quantità di componenti ne riduce il prezzo.
  • Tipo di componenti: l'intero gruppo SMD può costare fino al 50% più il montaggio di fori passanti.
  • Distanza tra i fili sui componenti SMD: varia a seconda del produttore. Se utilizzi già schede SMD, alcuni produttori non faranno pagare un extra per tali componenti.
  • Presenza di qualsiasi BGA: l'assemblaggio di componenti BGA può costare circa il 20% in più rispetto ad altri componenti SMD.
  • Conformità IPC-A-600 Classe 3 e ITAR: la produzione e l'assemblaggio fino all'IPC-A-600 Classe 3 possono pesare  significativamente sul calcolo dei costi, sebbene la qualità del prodotto finale sarà superiore. Se lavori negli Stati Uniti, il tuo progetto deve essere conforme all'ITAR. I PCB finali dovranno rispettare i requisiti ITAR sull'integrità dei dati, l'integrità dei PCB e la spedizione, il che comporta costi aggiuntivi.

A meno che l'assemblaggio non sia manuale, i costi di assemblaggio non aumenteranno linearmente con il numero di schede. In altre parole, con l'assemblaggio automatizzato raddoppiare la quantità di schede non incrementa il costo del montaggio. Una parte di questi costi è destinata alle macchine utensili e di programmazione, mentre il resto copre il tempo di utilizzo della macchina.

Automated assembly PCB manufacturing cost estimation

L'assemblaggio automatizzato fa risparmiare sui costi complessivi della produzione di circuiti stampati

I costi dei componenti seguono una struttura simile. Quando ordini vari componenti, puoi raggiungere una nuova fascia di prezzo con il fornitore, dove il costo per componente diminuisce. Per questo motivo, è meglio acquistare da un unico rivenditore piuttosto che da molteplici.

Estero o locale

Preferisco i produttori locali perché ho più controllo sul processo. Per i progetti base, ho scoperto che i produttori cinesi sono bravi, anche se ti fanno pagare un extra per i piccoli dettagli che aggiungi agli ordini (ad esempio, alcune caratteristiche di stampa serigrafica, collaudo, colore della maschera di saldatura). Per i progetti più avanzati, o se il progetto comporta alcuni requisiti di collaudo specifici, preferisco avvalermi di un produttore locale perché posso parlare direttamente con lui.

In termini di costo, il prezzo unitario per una scheda prodotta localmente (negli Stati Uniti) può essere cinque volte il prezzo della stessa scheda prodotta all'estero con lo stesso lead time. L'assemblaggio è tutta un'altra questione, poiché non tutti i produttori lo forniscono in loco e quindi occorrerà avere un preventivo da un'azienda di assemblaggio. Dover spedire le schede dal produttore all'assemblatore aumenta anche i tempi di consegna, il che aggiunge costi intangibili al nuovo prodotto.

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Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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