Khi nào nên sử dụng PCB cứng-linh hoạt so với PCB đa bảng

Có hai cách phổ biến để tích hợp nhiều bảng mạch cứng vào một hệ thống hoàn chỉnh. Một là sử dụng nhiều bảng mạch và kết nối chúng lại với nhau bằng dây và cáp, cách khác là sử dụng hợp phần cứng-linh hoạt, nơi mà phần linh hoạt giống như cáp nối giữa các bảng mạch cứng.

Với bảng mạch cứng (PCB) là loại PCB phổ biến nhất, và khả năng sản xuất cũng như vật liệu dễ dàng tiếp cận, bảng mạch cứng đơn giản có thể rất rẻ, đặc biệt khi được sản xuất với số lượng lớn. Trong một số sản phẩm, các ràng buộc về mặt cơ khí bắt đầu yêu cầu nhiều bảng mạch cần được kết nối lại với nhau bằng các kết nối và cáp, nhưng ở những góc lạ không thể đạt được với các kết nối bảng mạch với bảng mạch. Chúng cũng có thể yêu cầu một hệ thống dây điện tùy chỉnh để tạo ra các kết nối điện.

Bảng mạch cứng-linh hoạt rất tiện lợi vì chúng tổng hợp tất cả các bộ phận khác nhau vào một hợp phần duy nhất. Bạn có thể tưởng tượng việc tổng hợp một sản phẩm với hàng chục hoặc nhiều hơn số phần khác nhau vào một số phần duy nhất cho hợp phần PCB của bạn. Từ góc độ đó, có vẻ như cứng-linh hoạt là lựa chọn tốt nhất của bạn, nhưng còn về chi phí liên quan trong việc sản xuất những hợp phần này với quy mô lớn thì sao?

Nếu bạn chưa bao giờ tìm hiểu về chi phí sản xuất cho những loại hệ thống này, chúng tôi sẽ cố gắng đưa ra một số con số về những điểm này để bạn có thể đưa ra quyết định tốt nhất cho sản phẩm của mình.

So Sánh Chi Phí PCB Đơn Giản

Việc trả lời câu hỏi trên có thể khá khó khăn vì việc so sánh chi phí chính xác phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Những thứ như vật liệu bảng mạch, số lớp, kích thước tính năng, số lượng linh kiện, và số lượng bảng mạch đều là những yếu tố quyết định tổng chi phí cho một hệ thống nhiều bảng mạch. Ngoài ra, không phải tất cả các bảng mạch cứng đều giống nhau; các bảng mạch khác nhau trong các chế độ sản xuất khác nhau sẽ có những yếu tố chi phí chính khác nhau một chút. Những yếu tố này làm cho việc tổng quát hóa một so sánh chi phí trở nên khá khó khăn.

Tuy nhiên, chúng ta vẫn có thể đề cập đến những yếu tố chi phí chính cho một hợp phần cứng-linh hoạt so với nhiều bảng mạch cứng. Tôi đã tóm tắt một số yếu tố chi phí lớn nhất trong bảng sau.

Danh sách trên chỉ bao gồm một số yếu tố chính ảnh hưởng đến tổng chi phí trong việc lắp ráp bạn muốn xây dựng. Nhiều yếu tố làm tăng chi phí trong các bảng mạch này đến từ sự phức tạp của việc xây dựng chồng lớp, đặc biệt khi bạn bắt đầu xem xét HDI trên bảng mạch cứng hoặc cứng-linh hoạt.

Từ đây, chúng ta có thể tổng quát một chút về một số yếu tố làm tăng chi phí trong hệ thống nhiều bảng mạch so với lắp ráp cứng-linh hoạt:

• Dây cáp sẵn có cho hệ thống nhiều bảng mạch sẽ có giá thấp hơn so với dây đai cáp
• Một dây đai cáp tùy chỉnh sẽ có giá thấp hơn so với dây cáp linh hoạt
• Một dây cáp linh hoạt sẽ có giá thấp hơn so với lớp linh hoạt tích hợp trong chồng lớp PCB cứng-linh hoạt
• Một chồng lớp PCB linh hoạt đa lớp phức tạp làm tăng chi phí của tất cả các phần cứng trong một lắp ráp cứng-linh hoạt
• Lắp ráp nhiều bảng mạch cứng cung cấp nhiều cơ hội giảm chi phí hơn so với lắp ráp linh hoạt
• HDI trên cứng-linh hoạt với lõi polyamide sẽ luôn có giá cao hơn HDI trên lõi cứng

Ví dụ So Sánh Chi Phí

Giả sử chúng ta có một hệ thống bao gồm các bảng mạch cần được kết nối với nhau bằng dây và cáp. Giả sử một trong các bảng mạch là bảng mạch có số lớp cao hơn, trong khi những bảng mạch khác là bảng mạch giao diện đơn giản hơn. Đối với việc xây dựng từng PCB riêng lẻ, chúng ta có thể liệt kê chi phí NRE và dụng cụ như sau.

• Chi phí sản xuất và lắp ráp PCB cứng
  • Bo mạch 1: 1800
  • Bo mạch 2: 970
  • Bo mạch 3: 710
  • Bo mạch 4: 465
  • Đầu nối và dây cáp: 33
• Chi phí sản xuất và lắp ráp PCB cứng-linh hoạt
  • Sản xuất lớp linh hoạt: 1690
  • Giảm chi phí của tất cả các bo mạch từ 5 đến 25%

Có một sự khác biệt nhỏ về chi phí bo mạch phần cứng do giảm bước quy trình, nhưng điều này được tính vào chi phí phần linh hoạt. Trên cơ sở ròng, điều này sau đó tăng tổng chi phí cho hệ thống. Chúng tôi cũng chưa bao gồm các điểm quan trọng như kiểm tra điện, kiểm tra theo tiêu chuẩn lớp sản phẩm IPC, hoặc bất kỳ khoản phí NRE nào khác. Bởi vì phần linh hoạt chỉ là một thành phần tùy chỉnh trong toàn bộ lắp ráp, nó sẽ tăng chi phí này nữa. Hơn nữa, lắp ráp trực tiếp trên khu vực linh hoạt có thể mang lại sự tăng chi phí so với việc giữ mọi thứ trên các phần cứng.

Bạn Cũng Có Thể Sử Dụng Dây Cáp Tùy Chỉnh

Một yếu tố không chắc chắn ở đây là việc lựa chọn dây cáp và đầu nối. Đôi khi, có nhiều lý do hơn để có một bộ dây cáp tùy chỉnh thay vì sử dụng đầu nối và dây cáp sẵn có. Bạn cũng có thể thiết kế một bộ dây cáp tùy chỉnh kết nối với các ổ cắm đầu nối sẵn có trên mỗi phần bo mạch. Nếu bạn chọn con đường này, bạn sau đó phải tính toán chi phí lắp ráp bộ dây cáp cho hệ thống bo mạch cứng đa bo của mình.

Khi sản xuất với số lượng lớn, việc lắp ráp một bộ dây cáp tùy chỉnh sẽ không cao hơn nhiều so với chi phí của dây cáp sẵn có vì chi phí thiết kế được phân bổ trên khối lượng sản xuất. Dây cáp sẵn có hoặc tùy chỉnh cũng sẽ có chi phí thấp hơn so với một lớp linh hoạt liên kết các phần bo mạch của bạn. Nếu độ tin cậy bổ sung của một khu vực linh hoạt đáng giá chi phí bổ sung, thì đó là phương pháp nên được áp dụng cho thiết kế. Công cụ dây cáp trong phần mềm ECAD của bạn có thể cung cấp một cách nhanh chóng để tạo ra những thiết kế dây cáp và dây tùy chỉnh để sử dụng trong hệ thống bo mạch đa bo của bạn.

Thay vì sử dụng một công cụ CAD bên ngoài để thiết kế bộ dây cáp, hãy sử dụng bộ đầy đủ các tính năng thiết kế dây cáp và bo mạch PCB đa bo trong Altium Designer®. Nếu bạn quyết định cứng-linh hoạt là con đường tốt nhất phía trước, các tính năng thiết kế cứng-linh hoạt của Altium Designer đã thiết lập tiêu chuẩn về khả năng sử dụng và xuất sắc. Khi bạn đã hoàn thành thiết kế của mình và muốn phát hành các tệp cho nhà sản xuất của mình, nền tảng Altium 365™ giúp dễ dàng hợp tác và chia sẻ các dự án của bạn.

Chúng tôi chỉ mới khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện được với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.