さまざまなテクノロジーがPCBコストにどのように影響するか
ジャンプ先： PCBコストに影響を与える要因|材料の選択| PCBサイズ|レイヤー数|仕上げ（ENIG、HASLなど）|穴のサイズ|最小トレースとスペース|厚さとアスペクト比|カスタムまたは独自の仕様|さまざまなデザインのPCB
PCBテクノロジーには、高度な複雑さが伴います。回路基板の設計に応じて、その製造は平均的なPCBよりも多かれ少なかれコストがかかる可能性があります。 PCBが日常の従来のアイテムを対象としている場合、ボード自体の製造コストは、ハイテク機械用に設計されたボードの価格よりも大幅に低くする必要があります。
PCBコストに影響を与える要因
PCB製造コストの内訳に最も影響を与える3つの要因は、材料の種類、ボードのサイズ、および層の数です。価格に影響を与える可能性のある他の要因には、これらの8つを含む穴の仕上げとサイズが含まれます。
1。材料の選択
回路基板に使用される材料は、常にそのコストに影響を与えます。標準のPCBはFR4材料でラミネートされていますが、航空宇宙や燃料産業で一般的なものなど、高強度の用途向けに製造されたボードにはこれでは不十分です。
材料の選択に影響を与える可能性のある要因は次のとおりです。
- 熱信頼性 ： ボードは、問題のタスクに予想される温度範囲で実行できますか？特定のボードには、標準のボードよりも高い熱定格の材料が必要です。
- 温度の信頼性 ： 材料は、過熱することなく、制御された設定内で予想される範囲の大気条件に耐えることができますか？高温作業用のPCBには、これらのテストに合格する材料が必要です。
- 熱伝達： ボードは、取り付けられたコンポーネントや隣接するコンポーネントに過度の熱を伝達することなく、高強度の負荷に耐えることができますか？問題の用途では、適切な材料がこのテストに合格する必要があります。
- 信号パフォーマンス： この材料は、特定の機械の各動作サイクルを通じて、途切れることのない電気信号を促進しますか？信号は必要な範囲の温度やその他の環境要因に耐えますか？これらの懸念は、PCBのパフォーマンスに不可欠です。
- 機械的特性： 材料は、もっともらしい範囲の物理的応力に耐えるのに十分な物理的組成を持っていますか？ボードをひび割れることなくタイトなスロットに押し込むことができますか？壊れることなく数フィート落とすことができますか？販売に理想的なPCBは、落下試験やその他の性能基準に合格する必要があります。
経験則として、より高い周波数を伴う操作には、標準のFR4よりも高いグレードの材料が必要です。そのため、マイクロ波PCBで使用される材料は、電卓やその他のハンドヘルドデバイスでボードに使用される材料よりも10倍高価になる可能性があります。
2。 PCBサイズ
PCBのサイズとそのパネル使用率は、価格に影響を与える最も重要な2つの要因です。ボードのサイズは、通常、対応するデバイスに必要な回路の数によって決まります。
デジタル時計のような小さなPCBは、必要なコンポーネントが少なく、最終的にはコンピューターやラップトップのPCBよりも製造コストが低くなります。同様に、大型の産業機械のPCBは、ほとんどの家電製品に含まれるボードよりも大きくなります。
PCB製造では、次の寸法が最も一般的です。
- 18 X 24インチ（457 x 610mm）
- 18 X 21インチ（457 x 533mm）
- 21 X 24インチ（533 x 610mm）
ボード上のコンポーネントが消費するスペースの量も価格に影響します。確かに、一部のボードは効率と製造コストをあまり考慮せずに設計されています。
たとえば、3列と2列の長いパネル使用率を含む18 x 24 PCBは、アクティブなコンポーネントがパネル全体の大部分を消費するため、ボードスペースを効率的に使用します。一方、1列と3行を含む18 x 24 PCBは、マージンが広くなるため効率が低下しますが、材料のためにコストがかかります。
最終的に、PCB設計の寸法は、全体的な価格の主な決定要因の1つになります。小さなPCBを大量に製造する場合でも、総コストは少量の大きなPCBよりも低くなる可能性があります。
3。レイヤー数
ボード価格のもう1つの決定要因は、関係するレイヤーの数です。明らかな理由から、3層以上のPCBは、2層だけで構成されるボードよりも製造コストが高くなります。価格の問題は、使用する材料の種類とボード自体のサイズの影響を受けます。全体として、多数の層を持つ厚いボードは、製造するのにかなり多くの作業を必要とします。
全体として、レイヤーごとの価格上昇は次のように分類できます。
- 1Lから2L： 35〜40％
- 2Lから4L： 35〜40％
- 4Lから6L： 30〜40％
- 6Lから8L： 30〜35％
- 8Lから10L： 20〜30％
- 10Lから12L： 20〜30％
製造コストの最も重要な増加のいくつかは、2番目の層がボードに追加されると発生します。そこから、ボードを2つ追加すると、コストが以前の価格の少なくとも3分の1になります。デザインが8層のしきい値を超えると、通常、価格の上昇はそれほど急激ではなくなります。
各層がPCBに追加されると、ラミネーションプロセスにはより多くの製造ステップが含まれます。これは達成するのにより多くの時間を必要とし、より多くの材料の供給を必要とします。多層基板の構築に伴う手順も、製造上の欠陥の可能性を高めます。エラーの可能性のあるコストを相殺するために、PCBメーカーは、これを多層ボード製造の見積もりに織り込むことがよくあります。
ボードの設計に使用される材料によっては、しっかりとした構成を確保するために、より多くの層が必要になる場合があります。 PCBが大量の応力に耐え、それでもある程度の柔軟性があると予想される場合、これらの要因が材料だけでなく層数も大きく左右します。
4。終了（ENIG、HASLなど）
PCB製造に関して考慮すべきマイナーな要素には、特定の仕上げに関連するコストが含まれます。いくつかの仕上げは、より高いグレードを誇り、より長い貯蔵寿命を提供するため、全体的な生産コストが増加します。より一般的で低コストの表面処理の1つはHASLです。これは、優れたはんだ付け性を提供しますが、他の点では不利に評価されています。比較すると、ENIGはほとんどのカテゴリで良好なスコアを示していますが、わずかな価格差しかありません。
それぞれの表面処理オプションは、独自の機能を提供します：
- HASL： はんだ付け性
- LFHASL： はんだ付け性
- OSP： はんだ付け性
- IMM Ag： はんだ付け性、Alワイヤボンディング可能
- IMM Sn： はんだ付け性
- ENIG： はんだ付け性、Alワイヤボンディング可能、接触面
- ENEPIG： はんだ付け性、Alワイヤボンディング可能、接触面
- Elec Au： はんだ付け性、Al / Auワイヤボンディング可能、接触面
層の数によって、仕上げがPCB製造の価格に大きな影響を与えるかどうかも決まります。
5。穴のサイズ
PCB製造のコストに影響を与える可能性のある重要な要因の1つは、重要ではないにしても、ボードの穴のサイズです。穴に関連するコストは、ボードに必要な穴の数、およびドリルされる材料のタイプと層の厚さによっても決定できます。全体として、特に問題の穴が小ささとボードの厚さのためにドリルするのが難しい場合は、より多くの穴がより多くの作業を必要とします。
ボードデザインの穴のサイズは、この分野で最も重要な価格決定要因です。穴が非常に薄い場合は、作成するために特別なツールが必要になります。たとえば、髪の毛の直径を持つ穴は、一般的なネジ穴の直径に等しい穴よりも作成が困難になります。このような穴を達成するには、より多くの作業と専門的なスキルセットが必要です。
穴のサイズが通常であろうと微細であろうと、ボードの製造価格は、特定の設計に含まれる穴の数によっても影響を受ける可能性があります。ボードに数十の穴が含まれている場合、追加の作業が必要になるため、この機能が価格に追加されます。
PCB製造の価格に影響を与える可能性のある追加の穴関連の要因は、材料の厚さとボード設計に含まれる層の数です。ボードが10層以上で構成されている場合、厚さのために穴あけはより時間のかかる作業になります。材料が非常に強く、穴あけが難しい場合、これも価格に影響します。
6。最小トレースとスペース
過熱やボードへの損傷の脅威なしにPCB上を電流が流れるためには、ボード設計に十分なトレース幅が必要です。すべてのサイズのボードで、トレース幅と収容力の間に単純な相関関係が存在します。前者のセクションが後者を決定します。さらに、トレース断面は銅の厚さと相関関係があります。
トレースの環境収容力は、必ずしも断面積に対応するとは限らないことに注意する必要があります。実際、トレースの幅や温度の上昇に関係なく、トレースが保持できる電流の量を最大で簡単に計算することはできません。電流の収容力は、パッド、ビア、その他のボード要素によっても影響を受ける可能性があります。
多数のパッドを備えたボードでは、並外れた容量の痕跡に遭遇する可能性があります。これがはんだ付けプロセスで考慮されていない場合、過度の断面積が作成される可能性があり、一時的なサージが発生する可能性があります。
これらの状況を回避するために、ボードメーカーは可能であればトレース幅を拡大します。あるいは、焼けやすいトレースに追加のはんだマスクを追加することもできます。これらの手順は、PCB製造の価格を上げる可能性があります。
7。 PCBの厚さとアスペクト比
最近まで、PCBの厚さは全体的なコストにわずかな役割しか果たしていませんでしたが、今後数年間ですべてが変化する可能性があります。特に設計自体が非常に複雑な場合、より厚い材料は、調達、ラミネート、およびプリント回路基板への成形にコストがかかる可能性があります。
手元の生産に必要な材料が少ないため、材料が薄いほど、一般にPCBのラインがわずかに低コストのブラケットに入れられます。厚さに関するボードのコストは、特定の生産で使用される材料の種類によっても影響を受ける可能性があります。
PCBの標準的な厚さは1.6mm（0.063インチ）です。最近では、業界全体の普及率は確立されていませんが、より厚いボードはより高価になっています。全体として、0.8 mmの薄いボードのコストが標準の厚さのボード以下になるかどうかは、メーカーによって異なります。
アスペクト比が大きい場合、厚いボードの価格は大幅に高くなる可能性があります。ボードがその厚さのために複数の層で構成され、広い寸法を特徴とする場合、ボードはより多くの材料を必要とし、その構築により多くの作業を必要とします。したがって、測定値や厚さに追加される層の数ほどコストに影響を与えるのは、ボードの厚さではない可能性があります。
8。カスタムまたは固有の仕様
PCBの製造コストは、特定の生産における独自の設計要素によっても影響を受ける可能性があります。カスタム仕様のPCBメーカーの場合、ボード自体が小さく、1層または2層のみで構成されている場合でも、製造コストが高くなる可能性があります。この点での本当の決定要因は、問題の機能が達成するために特別なツールまたはスキルを必要とするかどうかです。カスタム仕様の例には、次のものが含まれます。
- 輪郭のあるエッジ ： エッジが丸いPCB、特にz軸ルーティングが必要なPCBは、製造コストが高くなる可能性があります。
- サイドメッキ ： 一部のPCB設計では、EMC強度を高めるために金属エッジを指定しています。
- ソルダーマスククリアランス： ソルダーマスクに追加のクリアランスと厚さが必要な場合は、コストが増加します。
特別な機能には、特別なスキルセットが必要です。設計に作成が困難で、PCBメーカーが定期的に組み立てるタイプの詳細ではない詳細が含まれている場合、これにより、作成に取り組むことができる人の数が制限される可能性があります。これは、順番に、より時間のかかる生産につながる可能性があります。全体的な生産が完了するまでにさらに時間がかかる場合、ボードのコストは最終的に高くなります。
独自のボード設計には、多くの場合、特別なツールが必要です。ボードに標準の直径の1つと一致しない異常なサイズの多数の穴が必要な場合、注文を処理する会社が必要な機器を調達し、関連する費用を請求する必要がある場合があります。または、特別な設計要求に必要なツールを提供するように求められる場合があります。これらは、PCBメーカーとの契約に先立って規定されるべき契約です。
独自のPCB設計要求に起因する可能性のある非常に高いコストを回避するには、製造前に設計の潜在的な価格を計算します。デザインのカスタム仕様と、それを実現するために必要な手順を決定します。コストのかかる試行錯誤を避けるために、これらの詳細がPCBメーカーに理解されていることを確認してください。
MillenniumCircuitsLimitedのさまざまなデザインのPCB
PCBの材料特性は、ボードのサイズや関連する層の数と同様に、組み立てのコストに大きな影響を与える可能性があります。コストを妥当なレベルに保つために、PCB材料を事前に比較して、設計に最適なものを確認することが常に最善です。
ミレニアムサーキットでは、各お客様と協力して、必要なボードを必要な方法で確実に入手できるようにしています。仕様の見積もりについては、今すぐお問い合わせください。
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