Verstehen Sie die Gesamtbetriebskosten Ihrer Leiterplatte

Anbieter von Elektronikfertigungsdienstleistungen (EMS) sind für den effizienten Betrieb elektronischer Produktionslinien unverzichtbar, doch die Kosten und der Nutzen solcher EMS-Anbieter können leicht missverstanden werden. So kann beispielsweise der Wechsel eines Lieferanten für Leiterplatten (PCB) kostspieliger sein als erwartet, wenn nicht zumindest ein gewisses Verständnis für alle Kostentreiber und potenziellen Einsparungen vorhanden ist. Durch die Identifizierung der mit der Leiterplattenfertigung verbundenen Kostentreiber ist es möglich, ein Gesamtbetriebskostenmodell (TCO) zu entwickeln und einen klareren Ansatz zu verfolgen, um bei der Herstellung der nächsten Leiterplattencharge echte Einsparmöglichkeiten zu erschließen.

Viele Faktoren spielen eine Rolle beim Verständnis der Kosten für die Herstellung verschiedener Leiterplatten. Durch die Untersuchung der verschiedenen Variablen und Kosten bei der Leiterplattenfertigung konnte eine Liste von 10 Kostentreibern erstellt werden, die, wenn sie richtig verstanden werden, zur Senkung der Kosten für die Leiterplattenfertigung genutzt werden können. Diese Liste ist zwar nicht vollständig, deckt jedoch einen Großteil der Schlüsselelemente ab, die bei der Herstellung einer Leiterplatte berücksichtigt werden müssen:

10 Kosten für die Leiterplattenfertigung

1. Die Anzahl der Schichten.
2. Die Größe der Leiterplatte.
3. Die Plattenauslastung (in Prozent) bezogen auf die Anzahl der Leiterplatten auf einer Arbeitsplatte, wobei eine Standard-Arbeitsplatte 18 x 24 Zoll groß ist.
4. Die Anzahl der Löcher.
5. Die Leiterbahnbreite/-abstand.
6. Die Oberflächenbeschaffenheit bzw. die Beschaffenheit der Lötmaske der Leiterplatte.
7. Die Wahl des Trägerlaminats bzw. der Dicke der Leiterplatte.
8. Die auf der Leiterplatte verwendete Kupferdicke.
9. Das Fräsen oder Stanzen des Leiterplattenprofils.
10. Die Arbeitskosten und die Anzahl der erforderlichen Prozessschritte zur Herstellung der Leiterplatten.

Einige dieser Kostenfaktoren sind leicht nachvollziehbar, wie beispielsweise die Größe der Leiterplatte (wobei die Kosten mit zunehmender Größe steigen) und die Anzahl der Schichten, da komplexere Schaltungen mehr Leiterplattenschichten erfordern, was jedoch auch höhere Kosten bedeutet. Die Panelauslastung bezieht sich auf die Anzahl der Arrays oder Leiterplatten pro Array, die auf einem Arbeitspanel hergestellt werden können. Diese wird in der Regel anhand des Auslastungsprozentsatzes berechnet, der sich aus der Gesamtfläche der Leiterplatte geteilt durch die Gesamtfläche des Panels ergibt, basierend auf einem typischen Arbeitspanel von 18 x 24 Zoll. Höhere Panelauslastungsprozentsätze bedeuten niedrigere Gesamtkosten. Eine Auslastung von über 75 Prozent gilt als gut.

Ein weiterer Kostenfaktor bei Leiterplatten sind die Anzahl der Bohrungen und die Vielfalt der Bohrungsabmessungen. Je nach Anzahl der Größen und Stückzahlen bedeutet jeder unterschiedliche Bohrungsdurchmesser eine längere Bearbeitungszeit und einen höheren Verbrauch an Bohrern, was zu erhöhten Kosten führt. Wenn die Bohrungsgrößen extrem klein werden, sodass möglicherweise Laserbohren erforderlich ist, verursacht dies ebenfalls erhebliche Mehrkosten bei der Herstellung einer Leiterplatte.

Die Herstellungskosten von Leiterplatten werden auch von Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabständen beeinflusst: Die Breite der einzelnen Leiterbahnen und der Abstand zwischen ihnen von Leiterbahnkante zu Leiterbahnkante können sich auf die Kosten auswirken, basierend auf den Kosten der Belichtungs-/Beschichtungsanlagen und den Prozessfähigkeiten einer Leiterplattenfertigungsanlage. Engere, feinere Leiterbahnbreiten führen zu erhöhten Produktionskosten für Leiterplatten.

Die Art der Oberflächenbeschaffenheit einer Leiterplatte wirkt sich ebenfalls auf die Herstellungskosten und die zur Produktion der Leiterplatten verwendete Fertigungsmethode aus. Typischerweise ist das bleifreie Heißluft-Lötfließen (HASL) die kostengünstigste Alternative (nicht geeignet für SMT mit feinem Raster), gefolgt von Tauchverzinnung, Tauchversilberung, organischem Lötkonservierungsmittel (OSP) (kürzeste Haltbarkeit), Flash-Vergoldung, Tauchvergoldung und Dickvergoldung. Es stehen mehrere alternative Oberflächenbehandlungen zur Verfügung, die jeweils Vor- und Nachteile haben, die vor der Entscheidung für eine bestimmte Oberflächenbehandlung geprüft werden sollten.

Das für einen Leiterplattenauftrag spezifizierte Basislaminat kann sich ebenfalls auf die Kosten auswirken. Es ist besser, die erforderlichen Materialeigenschaften anzugeben, als das Laminat eines bestimmten Herstellers zu spezifizieren. Ein alternativer Ansatz besteht darin, dem Material eines bestimmten Herstellers den Zusatz „oder gleichwertig“ hinzuzufügen. Dem Leiterplattenhersteller die Verwendung gängiger Materialien zu gestatten, führt nicht nur zu möglichst niedrigen Kosten, sondern kann auch die Vorlaufzeiten verkürzen.

Eine Erhöhung des Kupfergewichts und der Kupferdicke bei einer Leiterplatte führt in der Regel zu höheren Kosten. Das Kupfer in einer Leiterplatte wird in Unzen angegeben und entspricht der Dicke von 1 Unze Kupfer, das auf eine Fläche von einem Quadratfuß ausgerollt wird. Beispielsweise hat eine Leiterplatte mit 1 Unze Kupfer eine Dicke von 1,4 mil. Eine Leiterplatte mit 2 Unzen Kupfer hat eine Dicke von 2,8 mil. Die verwendete Grundkupferdicke – also die Menge an Kupfer, die auf das Produkt aufgebracht wird, um die erforderliche Dicke zu erreichen – wirkt sich auf die Kosten der Leiterplatte aus. In der Regel ist die kostengünstigste Option 0,5 Unzen Kupfer (Dicke von 0,7 mil), wobei die Kosten in Schritten von 1 Unze bis zu 9 Unzen Kupfer steigen. Leiterplatten liegen üblicherweise im Bereich von 1 bis 2 Unzen.

Die Kosten für das Fräsen oder Stanzen eines Leiterplattenprofils können variieren, da es verschiedene Methoden gibt, um Laminatmaterial bei der Herstellung eines Leiterplattenprofils zu entfernen. Die wichtigsten Verfahren basieren auf dem Fräsen, bei dem ein Hochgeschwindigkeitsfräser verwendet wird, um das Laminatmaterial bei der Herstellung eines Leiterplattenprofils zu entfernen. Die andere Methode ist die Herstellung eines Stanzwerkzeugs, das das Laminat während des Stanzvorgangs entfernt. In der Regel ist der Stanzvorgang eine kostengünstigere Option, jedoch fallen zusätzliche Werkzeugkosten für die Entwicklung des Stanzwerkzeugs an.

An letzter Stelle der Liste der 10 Kostenfaktoren bei der Leiterplattenherstellung stehen die Arbeitskosten, die bei der Produktion von Leiterplatten erheblich sein können. Die meisten Leiterplattenbestückungsbetriebe arbeiten mit einem Serienfertigungsprozess, der für jeden einzelnen Prozess einen erheblichen Handhabungsaufwand sowie den Transport des Produkts von Prozess zu Prozess erfordert. Wenn die Fertigung an Standorten mit niedrigeren Arbeitskosten erfolgt, sind die Stückkosten für die Leiterplatten in der Regel geringer. Weitere Faktoren, die sich auf die Kosten der Leiterplattenfertigung auswirken können, sind unter anderem, ob die Leiterplatte nach einem bestimmten Standard gefertigt werden soll, wie beispielsweise dem IPC-Standard der Klasse 2, der im Allgemeinen für Standardelektronik gilt, oder dem IPC-Standard der Klasse 3, der strenger und teurer ist. Dies ist keine vollständige Liste aller Kostenfaktoren bei der Leiterplattenfertigung, doch das Verständnis dafür, wie sich diese 10 Punkte auf die Kosten auswirken können, kann den Weg für ein besseres Verständnis der Steuerung der Leiterplattenfertigungskosten ebnen.

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VEXOS ist an mehreren Standorten in Nordamerika und Asien tätig und ein Anbieter von Elektronikfertigungslösungen mit hoher Produktvielfalt und Komplexität im mittleren bis unteren Segment sowie von maßgeschneiderten Materiallösungen. Das Unternehmen kann auf eine nachweisliche Erfolgsbilanz bei der Bereitstellung hochwertiger, kundenspezifischer Elektronikfertigungsdienstleistungen und Lieferkettenlösungen für eine vielfältige Gruppe von OEMs zurückblicken. Durch die frühzeitige Einbindung von VEXOS in den Entwicklungszyklus können Kunden ein kostengünstigeres Produkt erhalten, das über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg eine verbesserte Herstellbarkeit, Qualität und Zuverlässigkeit aufweist. Bei der Mitwirkung an Design-Reviews konzentriert sich das Unternehmen auf Schlüsselbereiche während des gesamten Zyklus und gibt entscheidendes Feedback, um potenzielle Probleme anzugehen und eine erfolgreiche Einführung neuer Produkte sicherzustellen. Design-Reviews lassen sich zudem nach Material (Design for Supply Chain), Test (Design for Testability), Leiterplattenfertigung (Design for Fabrication), Montage (Design for Assembly) und Fertigung (Design for Manufacturing) kategorisieren.

VEXOS ist stolz darauf, eng mit seinen potenziellen und bestehenden Kunden zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass das Unternehmen einen Mehrwert bietet, der weit über die sechs grundlegenden Kostenfaktoren einer Lieferanten-Kunden-Beziehung hinausgeht.