Comprendre le coût total de possession d'une carte de circuit imprimé

Les fournisseurs de services de fabrication électronique (EMS) sont essentiels pour maintenir des lignes de production électronique efficaces, mais les coûts et la valeur de ces fournisseurs EMS peuvent être facilement mal compris. Par exemple, le changement d'un fournisseur de cartes de circuits imprimés (PCB) peut s'avérer plus coûteux que prévu si tous les facteurs de coût et les économies potentielles ne sont pas au moins partiellement compris. En identifiant les facteurs de coût associés à la fabrication des PCB, il est possible de développer un modèle de coût total de possession (TCO) et une approche plus directe pour saisir les opportunités d'économies réelles lors de la fabrication du prochain lot de PCB.

De nombreux facteurs interviennent dans la compréhension du coût de fabrication de différents PCB. L'étude des différentes variables et des coûts de fabrication des PCB a permis de dresser une liste de 10 facteurs de coûts qui, lorsqu'ils sont bien compris, peuvent être utilisés pour réduire les coûts de fabrication des PCB. Bien que cette liste ne soit pas exhaustive, elle couvre une grande partie des éléments clés qui doivent être pris en considération lors de la fabrication d'un PCB :

10 Coûts de fabrication des PCB

1. Le nombre de couches.
2. La taille du PCB.
3. L'utilisation du panneau (pourcentage) par nombre de PCB sur un panneau de travail, où un panneau de travail standard est de 18 x 24 pouces.
4. Le nombre de trous.
5. La largeur/l'espacement des traces.
6. La finition de la surface/du masque de soudure du PCB.
7. Le choix du stratifié de base/épaisseur du PCB.
8. Le poids/épaisseur du cuivre utilisé sur le PCB.
9. Le routage ou le poinçonnage du profil du PCB.
10. Les coûts de la main-d'œuvre et le nombre d'étapes du processus de traitement par lots nécessaires pour produire les PCB.

Certains de ces facteurs de coût sont simples, comme la taille du circuit imprimé (où le coût augmente avec la taille) et le nombre de couches, où des circuits plus complexes nécessitent plus de couches de circuit imprimé, mais cela signifie également une augmentation des coûts. L' utilisation du panneau fait référence au nombre de réseaux ou de circuits imprimés par réseau qui peuvent être produits sur un panneau de travail. Elle est généralement calculée par le pourcentage d'utilisation, qui correspond à la surface totale de la carte de circuit imprimé divisée par la surface totale du panneau, sur la base d'un panneau de travail typique de 18 x 24 pouces. Des pourcentages d'utilisation de panneaux plus élevés se traduisent par des coûts globaux moins élevés. Un taux d'utilisation supérieur à 75 % est considéré comme bon.

Le nombre de trous et la variété des dimensions des trous constituent un autre facteur de coût des circuits imprimés. En fonction du nombre de tailles et de quantités, chaque diamètre de trou différent correspond à un temps d'usinage plus long et à une utilisation accrue de mèches, ce qui entraîne une augmentation des coûts. Si la taille des trous devient extrêmement petite, un perçage au laser peut s'avérer nécessaire, ce qui augmente également les coûts de fabrication d'un circuit imprimé.

Les coûts de fabrication des circuits imprimés sont également influencés par la largeur et l'espacement des tracés : la largeur des différents tracés et leur proximité d'un bord à l'autre peuvent avoir un impact sur les coûts, en fonction du coût de l'équipement d'imagerie/de placage et des capacités de traitement d'une installation de fabrication de circuits imprimés. Des largeurs de trace plus étroites et plus fines entraînent une augmentation des coûts de production des PCB.

Le type de finition de surface d'un PCB a également un impact sur les coûts de fabrication et sur la méthode de fabrication utilisée pour produire les cartes. En règle générale, la soudure à l'air chaud sans plomb (HASL) est la solution la moins coûteuse (elle n'est pas adaptée au SMT à pas fin), suivie de l'étain en immersion, de l'argent en immersion, du conservateur de soudure organique (OSP) (durée de conservation la plus courte), de l'or flash, de l'or en immersion et de l'or épais. Plusieurs finitions alternatives sont disponibles, chacune présentant des avantages et des inconvénients qu'il convient d'étudier avant d'opter pour une finition de surface particulière.

Le stratifié de base spécifié pour la production d'un circuit imprimé peut également avoir une incidence sur les coûts. Il est préférable de spécifier les caractéristiques requises du matériau plutôt que de spécifier un stratifié d'un fabricant spécifique. Une autre approche consiste à ajouter "ou équivalent" au matériau d'un fabricant spécifique. En permettant au fabricant de circuits imprimés d'utiliser des matériaux courants, on obtient non seulement le coût le plus bas possible, mais on peut aussi réduire les délais.

L'augmentation du poids et de l'épaisseur du cuivre dans un circuit imprimé se traduit généralement par une augmentation des coûts. Le cuivre d'un circuit imprimé est exprimé en onces et représente l'épaisseur d'une once de cuivre étalée sur une surface d'un pied carré. Par exemple, un circuit imprimé qui utilise 1 oz. de cuivre a une épaisseur de 1,4 mil. Un circuit imprimé utilisant 2 oz. de cuivre a une épaisseur de 2,8 mils. L'épaisseur de cuivre de base utilisée, ou la quantité de cuivre qui sera plaquée pour atteindre l'épaisseur requise, aura un impact sur le coût du circuit imprimé. En général, l'option la moins coûteuse est le cuivre de 0,5 oz (épaisseur de 0,7 mil), qui augmente par incréments de 1 oz jusqu'à 9 oz de cuivre. Les PCB se situent généralement entre 1 et 2 oz.

Le coût du routage ou du poinçonnage d' un profil de PCB peut varier en fonction des différentes méthodes d'enlèvement du matériau stratifié lors de l'élaboration du profil d'un PCB. Les principales approches sont basées sur le détourage, en utilisant une fraise de détourage à grande vitesse pour enlever les matériaux stratifiés lors de la création d'un profil de PCB. L'autre méthode consiste à produire un poinçon qui enlève le stratifié pendant le processus de poinçonnage. En règle générale, le processus de poinçonnage est une option moins coûteuse, mais il entraîne des coûts d'outillage supplémentaires pour développer l'outil de poinçonnage.

Le dernier de la liste des 10 coûts de fabrication des PCB est le coût de la main-d'œuvre, qui peut être important lors de la production de PCB. La plupart des installations d'assemblage de cartes de circuits imprimés intègrent un processus de fabrication par lots, qui nécessite une manipulation importante pour chacun des processus individuels et le déplacement d'un produit d'un processus à l'autre. Lorsqu'ils sont réalisés sur des sites de fabrication où les coûts de main-d'œuvre sont moins élevés, les coûts unitaires de main-d'œuvre pour les PCB sont généralement moindres. D'autres facteurs peuvent influer sur les coûts de fabrication des PCB, notamment le fait de savoir si la carte doit être produite conformément à une norme particulière, telle que la norme IPC Class 2, qui s'applique généralement à l'électronique standard, ou la norme IPC Class 3, qui est plus stricte et plus coûteuse. Il ne s'agit pas d'une liste exhaustive des facteurs de coût pour la fabrication des PCB, mais le fait de comprendre comment ces 10 éléments peuvent affecter les coûts peut ouvrir la voie à une meilleure compréhension de la manière de contrôler les coûts de fabrication des PCB.

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