RU
ENДавайте будем честны — затраты на изготовление печатных плат могут съесть ваш проектный бюджет быстрее, чем вы ожидаете. Будь вы стартап, пытающийся сэкономить каждую копейку, инженер, оптимизирующий производство, или любитель, не желающий тратить целое состояние на прототипы, цена ваших плат имеет значение. Хорошая новость? Есть много возможностей сэкономить, не получив в итоге некачественные платы, которые выйдут из строя в процессе эксплуатации.
Я слишком часто видел, как люди совершают ошибку, гоняясь за самым дешевым вариантом, и потом об этом жалеют. Платы, которые расслояются. Дорожки, которые трескаются. Переходные отверстия, которые плохо закалены. Это не экономия денег — это их трата. Настоящее мастерство заключается в умении понимать, где можно сократить расходы, а где этого делать категорически не следует. Поэтому давайте рассмотрим десять стратегий, которые действительно работают.
Начните с подсчета слоев
Этот момент кажется очевидным, но вы удивитесь, как часто люди переусложняют структуру своей печатной платы. Каждый добавленный слой значительно увеличивает стоимость. Речь идёт не о небольшом увеличении — переход от двухслойной платы к четырёхслойной может почти удвоить стоимость изготовления, а увеличение до шести или восьми слоёв ещё больше её повысит.
Прежде чем решиться на четырёхслойную конструкцию, честно спросите себя: действительно ли она вам нужна? Иногда ответ — да. Высокоскоростные цифровые схемы, сложные сети распределения питания или платы с серьёзными требованиями к электромагнитной совместимости действительно нуждаются в дополнительных слоях. Но многие проекты доходят до четырёх слоёв просто потому, что инженер не хотел тратить дополнительное время на трассировку двухслойной платы.
Двухслойные платы значительно дешевле в производстве. Процесс проще, материалы стандартизированы, и любая фабрика в мире может их изготовить без каких-либо особых условий. Если вы можете адаптировать свою конструкцию к двум слоям с помощью более креативной трассировки, экономия будет существенной — особенно при оптовых заказах.
Тем не менее, не стоит мучить себя попытками уместить действительно сложную схему на меньшем количестве слоев. Если трассировка превратится в кошмар из тонких дорожек, втиснутых между выводами, вы, вероятно, создадите проблемы с надежностью, которые в долгосрочной перспективе обойдутся дороже, чем просто оплата дополнительных слоев.
Тщательно продумайте размер доски
Производители печатных плат устанавливают цены на свои платы, исходя из того, насколько эффективно они могут разместить ваши платы на своих производственных панелях. Меньшие размеры плат означают большее количество копий на панели, что напрямую приводит к снижению себестоимости единицы продукции. Это особенно актуально для опытных образцов, где вы платите фиксированную плату за определенную площадь панели.
Внимательно изучите контуры вашей платы. Есть ли пустое пространство по краям? Можно ли переставить компоненты, чтобы уменьшить площадь? Даже уменьшение на несколько миллиметров по каждому измерению может иметь значение, если эта экономия будет многократно увеличена по всему заказу.
Но здесь также важен баланс. Если уменьшение размера платы означает слишком плотное размещение компонентов, что затрудняет сборку или ухудшает теплоотвод, вы на самом деле ничего не сэкономили. Вы просто перенесли затраты на другое место. Цель состоит в том, чтобы устранить действительно пустое пространство, а не создавать новые проблемы.
Также имейте в виду, что многие производители имеют стандартные размеры панелей и ценовые категории. Иногда плата, немного меньшая по размеру, попадает в более дешевый ценовой сегмент, а немного большая — переводит вас в следующий ценовой уровень. Стоит уточнить у производителя, где именно находятся эти пороговые значения.
Придерживайтесь стандартных технических характеристик
Любая деталь, изготовленная на заказ, стоит дороже. Так устроено производство. Когда вы задаёте нестандартные параметры для своей печатной платы, вы просите производителя отклониться от оптимизированных процессов, и это всегда влечет за собой повышение цены.
Стандартные спецификации несколько различаются у разных производителей, но есть общие базовые параметры, с которыми можно работать. Для большинства электронных устройств общего назначения это такие параметры, как толщина платы 1,6 мм, плотность меди 1 унция, стандартный материал FR-4, зелёная паяльная маска и белая шелкография. Это параметры по умолчанию, потому что именно так работают производственные предприятия. Материалы всегда есть в наличии, процессы отлажены, и не требуется никакой специальной обработки.
Как только вы запрашиваете что-то другое — более толстую плату, более толстую медь, необычный материал, матовую чёрную паяльную маску — вы выходите за рамки оптимизированного процесса. Возможно, им нужно заказать специальные материалы. Возможно, ваши платы должны ждать определённой производственной партии. Возможно, потребуется дополнительная настройка процесса. Всё это приводит к увеличению затрат и зачастую к увеличению сроков поставки.
Конечно, иногда действительно требуются нестандартные характеристики. Для сильноточных приложений необходима более толстая медная прослойка. Для радиочастотных схем могут потребоваться специальные подложки. Некоторые изделия имеют эстетические требования, которые диктуют необходимость определённого цвета паяльной маски. Это нормально — просто делайте такой выбор обдуманно, понимая последствия для стоимости, а не указывайте необычные параметры по привычке или без реального обоснования.
Следите за шириной и расстоянием между линиями разметки
Каждый производитель печатных плат имеет минимальные возможности по ширине и расстоянию между дорожками, и эти минимумы напрямую влияют на цену. Более жесткие допуски требуют более точного оборудования, более тщательного контроля процесса и более низкого выхода годной продукции — все это стоит денег.
Для большинства проектов нет причин выходить за пределы возможностей. Если стандартные возможности производителя составляют 6 мил дорожек и расстояние между ними, а вы можете спокойно проектировать с элементами шириной 8 или 10 мил, вы облегчаете им работу и удешевляете свои платы. Вы также повышаете собственный выход годной продукции и надежность, поскольку более крупные элементы по своей природе более надежны.
Искушение сделать более жесткие допуски обычно возникает из-за компоновки компонентов. Когда вы разводите дорожки между выводами BGA с малым шагом или прокладываете их через плотный QFP-корпус, вам может показаться, что вам необходимы эти минимальные геометрические параметры. Иногда это действительно так. Но часто существует решение по трассировке, позволяющее избежать самых узких мест — например, использование другой стратегии размещения переходных отверстий, реорганизация размещения компонентов или добавление слоя вместо попытки проложить невозможные трассы на тесном двухслойном дизайне.
Проверьте правила проектирования на ранних этапах процесса компоновки. Если вы используете трассы шириной 4 мил, потому что так было всегда, подумайте, подойдут ли трассы шириной 6 мил. Это небольшое изменение повлияет на весь ваш проект и может существенно снизить стоимость изготовления.
Оптимизируйте свою стратегию Via
Переходные отверстия (Via) — это неизбежное зло в проектировании печатных плат. Они необходимы для соединения сигналов между слоями, но каждое из них увеличивает сложность и стоимость производства. Стандартные сквозные переходные отверстия — самый дешевый вариант, поскольку процесс сверления прост и хорошо отработан.
Стоимость быстро возрастает, когда начинают использоваться глухие, скрытые или микропереходные отверстия. Для их использования требуются дополнительные операции сверления, иногда лазерное сверление, а часто и последовательные процессы ламинирования, что значительно усложняет производство. Для высокоплотных схем, таких как смартфоны или передовое вычислительное оборудование, эти типы переходных отверстий могут быть неизбежны. Но для типичных электронных проектов это дорогостоящее излишество.
Даже в мире сквозных переходных отверстий существуют соображения стоимости. Меньшие диаметры сверл стоят дороже, потому что их сложнее надежно изготовить, и сверла изнашиваются быстрее. Если ваша схема хорошо работает с переходными отверстиями диаметром 0,3 мм, нет причин указывать 0,2 мм только потому, что это возможно.
Также следует учитывать количество переходных отверстий. Некоторые разработчики размещают переходные отверстия повсюду — например, для соединения заземляющих плоскостей, по несколько переходных отверстий на одно соединение «на всякий случай», или в местах, где они не являются конструктивно необходимыми. Каждое переходное отверстие — это просверленное отверстие, а время, затраченное на сверление, накапливается. Следует тщательно обдумать, где переходные отверстия действительно необходимы, а где они просто увеличивают производственные затраты без существенной пользы.
Стратегическое формирование панельных групп
При заказе небольших и средних партий панельная обработка может значительно снизить стоимость одной платы. Идея проста: вместо заказа отдельных плат вы размещаете несколько копий своего дизайна на большой панели, которая изготавливается как единое целое, а затем разделяется.
Многие производители предлагают услуги панельной обработки, или вы можете разработать свою собственную панель, если знаете, что делаете. Экономия достигается за счет распределения затрат на подготовку производства на большее количество плат и более эффективного использования производственной площади.
При панельной обработке необходимо продумать способ разделения плат. Наиболее распространенные методы — V-образная насечка и фрезеровка с выступами, каждый из которых имеет свои недостатки. V-образная насечка отлично подходит для прямоугольных плат и обеспечивает ровные края, но не работает для неправильных форм. Фрезеровка с выступами позволяет обрабатывать любые контуры, но требует отламывания выступов, которые могут оставлять небольшие следы.
Для опытных образцов многие производители предлагают услуги групповой панельной обработки, когда ваши платы размещаются на одной панели с дизайном других клиентов. Это чрезвычайно выгодно с точки зрения затрат для небольших партий, поскольку вы, по сути, делите фиксированные издержки с незнакомыми людьми, которым нужны аналогичные характеристики.
Выбирайте завод-изготовитель печатных плат с умом
Компания QCX ELECTRONIC имеет представительство в России и завод в Шэньчжэне, Китай. Это позволяет лучше взаимодействовать с местными клиентами по вопросам, касающимся деталей проектов по производству печатных плат и сборке печатных плат, а производство в Китае также снижает затраты. Гарантируется своевременная доставка в 99%.
Упростите свою шелкографию
Шелкография часто рассматривается как второстепенный этап, но она влияет на себестоимость производства. Сложные шелкографические изображения с множеством мелких деталей, обширным текстом или несколькими цветами увеличивают время обработки и могут привести к проблемам с выходом годных изделий.
Для прототипов, где вы и так платите за панель, это обычно незначительно. Но для серийного производства более простая шелкография означает более быстрое изготовление. Подумайте, какая информация действительно должна быть на плате. Обозначения полезны для сборки и отладки. Метки контрольных точек имеют значение. Номера версий и коды дат важны для отслеживаемости.
Но нужны ли вам декоративные элементы? Логотипы компании на каждом квадратном сантиметре? Подробные инструкции, которые с таким же успехом можно было бы включить в документацию? Вероятно, нет. Шелкография должна быть функциональной и лаконичной.
Также придерживайтесь стандартных цветов. Белый на зеленом — это цвет по умолчанию, и он не требует дополнительных затрат. Если вы хотите желтую шелкографию на синей плате по эстетическим соображениям, это ваш выбор — но помните, что вы за это платите.
Проектирование с учетом технологичности производства с самого начала
Последний пункт на самом деле касается образа мышления, а не какой-либо одной конкретной методики. Самые дешевые и качественные печатные платы создаются на основе проектов, разработанных с учетом производственных возможностей с самого начала, а не оптимизированных для производства в качестве дополнительной задачи.
Когда вы понимаете процессы и ограничения изготовления, вы естественным образом принимаете решения, которые приводят к более простому, дешевому и надежному производству. Вы не задаете случайно жесткие допуски, которые вам не нужны. Вы не создаете элементы, которые излишне выходят за пределы производственных возможностей. Вы не загоняете себя в тупик, требующий дорогостоящих решений.
Это означает, что изучение процесса изготовления печатных плат выходит за рамки простого нажатия кнопок в вашем САПР-инструменте. Понимание того, как платы фактически изготавливаются — процессы сверления, нанесения покрытий, нанесения изображений, травления — помогает вам проектировать платы, которые беспрепятственно проходят через эти процессы. Многие производители публикуют руководства по проектированию и документы о возможностях. Читайте их. Обращайтесь к инженерной команде вашего производителя, если у вас есть сомнения. Накопленные вами знания окупаются в каждом проекте.
Снижение стоимости печатных плат не сводится к поиску уловок или использованию лазеек. Речь идёт о достаточно глубоком понимании производственного процесса, чтобы предоставить производителям именно то, что им нужно для эффективного изготовления ваших плат. Когда вы это делаете, снижение затрат и повышение качества естественным образом сочетаются.
