25 consejos de diseño de PCB para ahorrar costos en la fabricación y el ensamblaje de PCB

El diseño de PCB es importante para la producción. Diseñar para la rentabilidad es una habilidad fundamental para cualquier tipo de ingeniero de hardware. Los ahorros financieros en la fase de diseño tienen un efecto descendente sustancial tanto en la fabricación (construcción) como en los gastos de configuración, específicamente a escala.

Aquí hay 25 consejos de diseño de PCB para ahorrar costos, divididos en 3 áreas esenciales: Fabricación de placas (DFM) , Pieza y montaje (DFA) , y Refinar y Logística .

Parte A: Construcción de la placa (Diseño para la fabricabilidad – DFM)

Estas sugerencias se centran en la PCB sin procesar en sí, antes de que se coloquen los componentes.

1. Enhance Board Size and Shape 

• Sugerencia: Mantenga su placa lo más pequeña posible y utilice una forma rectangular o cuadrada estándar.
• Por qué ahorra dinero: El costo de la PCB es directamente simétrico a su ubicación. Las formas irregulares o intrincadas (como las formas de L o los círculos) requieren fresado/enrutamiento adicional, lo que aumenta el costo y reduce la cantidad de placas que pueden caber en un panel de producción básico.

2. Decrease Layer Count 

• Idea: Utilice la menor cantidad de capas posible. Una placa de 4 capas puede ser entre un 50 y un 70% más cara que una placa equivalente de 2 capas.
• Por qué ahorra dinero: Cada capa incluye varios pasos de producción (laminación, prensado, taladrado, enchapado), lo que aumenta significativamente la complejidad y el costo. Solo pase de 2 a 4 capas si es absolutamente necesario para la estabilidad o densidad de la señal.

3. Adhere To Criterion FR-4 Material 

• Idea: A menos que tenga estrictos requisitos de alta frecuencia (RF) o alta temperatura, utilice el sustrato FR-4 típico.
• Por qué ahorra dinero: FR-4 es el producto de PCB más común, producido en masa y menos costoso. Los materiales especializados como Rogers, Teflon o poliimida son órdenes de magnitud más costosos.

4. Use Requirement Board Thickness 

• Sugerencia: Diseño para la densidad básica del sector de 1,6 mm (0,062″) .
• Por qué ahorra dinero: Los fabricantes suministran núcleos de 1,6 mm en enormes cantidades. Solicitar un grosor no estándar (por ejemplo, 0,8 mm o 2,0 mm) requiere materiales especiales y ajustes de procedimiento, lo que aumenta el costo y el tiempo de entrega.

5. Avoid Ultra-Fine Traces and Spaces 

• Consejo: Mantenga el tamaño y el espaciado mínimos de la traza lo más grandes posible, idealmente 6 mil (0,15 mm) o superior .
• Por qué ahorra dinero: Las resistencias más ajustadas ( = 6 mil sin esfuerzo. 

6.Disminuya el recuento de apertura de taladro y el uso de orificios más grandes 

• Consejo: Disminuya el número de vías y utilice tamaños de apertura de taladro más grandes (por ejemplo, > 0,3 mm).

•  Por qué ahorra dinero: El procedimiento de perforación lleva algún tiempo. Las aberturas adicionales indican aún más tiempo de fabricante. Las aberturas extremadamente pequeñas (microvías) rompen los pequeños bits de taladro con regularidad y requieren fabricantes más caros y de altas RPM. 

7.Stay Clear Of Blind and Hid Vias 

• Idea: Utilice solo vías típicas "a través del orificio" que atraviesen todas las capas de la placa. 

• Por qué ahorra dinero: Las vías ciegas (superficie a capa interna) y ocultas (capa interna a capa interna) requieren varios ciclos secuenciales de laminación y exploración. Este es un procedimiento extremadamente costoso y complejo programado para placas de interconexión de alta densidad (HDI).

8. Select the Most Economical Surface Area End Up 

• Idea: Para la mayoría de las aplicaciones estándar SMT y de orificio pasante, HASL (nivelación de soldadura por aire caliente) es la alternativa más barata.
• Por qué ahorra dinero: ENIG (oro de inmersión en níquel electroless) es mucho más costoso, sin embargo, esencial para componentes BGA de paso muy fino o puertos de ajuste a presión. Si su diseño no requiere su monotonía o vida útil, quédese con HASL.

9. Usage Standard Copper Weight 

• Idea: Diseñe con lo básico 1 oz (35 µm) peso del cobre.
• Por qué ahorra dinero: Este es uno de los espesores de lámina de cobre más comunes y disponibles. El cobre pesado (2 oz o incluso más) es un producto de pedido especial y requiere regulaciones más amplias de traza/espacio, lo que aumenta el precio.

10. Stick To Criterion Solder Mask Color Styles 

• Sugerencia: Usar Verde máscara de soldadura.
• Por qué ahorra dinero: El verde es el valor predeterminado universal. Los fabricantes ejecutan conjuntos masivos de placas verdes. Solicitar otros tonos (negro, blanco, rojo, azul) a veces puede agregar una pequeña tarifa o aumentar la preparación porque se ejecutan con menos regularidad.

11. Usage Single-Sided Silkscreen 

• Idea: Si puede colocar todos los designadores y marcas de componentes necesarios en un lado, hágalo.
• Por qué ahorra dinero: El uso de una segunda capa de serigrafía es un paso de fabricación adicional. Si bien comúnmente es un pequeño gasto, se acumula en grandes cantidades.

Componente B: Elemento y configuración (Diseño para la configuración – DFA)

Estos consejos se centran en hacer que sea menos costoso y mucho más fácil para los dispositivos (o personas) colocar y soldar piezas en la placa.

12. Prefer Surface-Mount (SMT) over Through-Hole (TH) 

• Sugerencia: Utilice piezas SMT siempre que sea posible.
• Por qué ahorra dinero: La configuración de SMT está altamente automatizada y es rápida. Los componentes de orificio pasante normalmente necesitan inserción manual y un procedimiento de soldadura por ola separado, que requiere mucha más mano de obra y es costoso.

13. Keep All SMT Elements on One Side 

• Puntero: Cuando sea posible, cree su placa para el montaje de un solo lado.
• Por qué ahorra dinero: El montaje en ambos lados necesita que la placa experimente toda la línea SMT (pasta de soldadura, pick-and-place, horno de reflujo) dos veces. Esto prácticamente aumenta el trabajo de montaje y el tiempo del equipo.

14. Select Common, Conveniently Offered Elements 

• Puntero: Diseñe con piezas genéricas de múltiples fuentes (por ejemplo, valores comunes de resistencia/condensador, microcontroladores populares y chips lógicos).
• Por qué ahorra dinero: Las piezas oscuras o de una sola fuente son mucho más caras, tienen largos plazos de entrega y plantean un gran riesgo para la cadena de suministro. Utilice una herramienta como Octopart o examine los niveles de suministro del distribuidor durante la fase de diseño.

15. Stay Clear Of Incredibly Tiny Element Bundles 

• Sugerencia: Hacer uso de 0402 o 0603 tamaños de plan para elementos fáciles en lugar de 0201 o más pequeños.
• Por qué ahorra dinero: Si bien los elementos 0201 son pequeños, requieren herramientas de montaje mucho más precisas (y costosas) y tienen rendimientos más bajos. 0402 es el punto óptimo para el gasto y el grosor para muchos ensambladores contemporáneos.

16. Offer Ample Component-to-Component Clearance 

• Sugerencia: Deje espacio alrededor de los elementos para la boquilla de pick-and-place, los dispositivos de retrabajo y la evaluación.
• Por qué ahorra dinero: Los componentes densamente atascados son difíciles de área, pueden crear puentes de soldadura y son casi imposibles de remodelar o reparar, lo que resulta en muchas más configuraciones desechadas.

17. Maintain a Clean and Accurate Costs of Products (BOM) 

• Idea: Su BOM debe ser notable, con las cifras de componentes del proveedor correctas (MPN), cantidades y designadores.
• Por qué ahorra dinero: Una mala BOM es la razón # 1 de los retrasos en el montaje y los sobrecostos. Los errores hacen que se compren y coloquen piezas incorrectas, lo que requiere un retrabajo costoso y retenciones de trabajo.

18. Incluya marcadores fiduciales .

• Sugerencia: Coloque un mínimo de 3 bolígrafos fiduciales en su placa, idealmente en un patrón triangular.
• Por qué ahorra dinero: Estas son marcas de registro óptico utilizadas por el equipo de pick-and-place para ubicar exactamente la placa. Sin ellos, el montaje automatizado es difícil, lo que obliga a una costosa colocación manual.

19. Design for Testability (DFT) 

• Consejo: Incluya factores de examen para señales importantes (alimentación, relojes, líneas de información).
• Por qué ahorra dinero: Una placa que no se puede verificar es una caja negra. Depurar una placa defectuosa sin puntos de prueba requiere mucho tiempo. Un par de almohadillas adicionales pueden ahorrar horas de tiempo de diseño y hacer posible las pruebas funcionales automatizadas (FCT).

20. Layout for Panelization 

• Idea: Planifique exactamente cómo se organizará su placa en un panel más grande. Utilice ranuras en V para placas rectangulares y mordiscos de ratón (enrutamiento de pestañas) para formas irregulares.
• Por qué ahorra dinero: Las residencias de montaje se ocupan de paneles, no de placas individuales. Un panel bien diseñado aprovecha al máximo el número de placas por panel y minimiza el trabajo de despanelización. Hable sobre los requisitos del panel con su ensamblador.

Component C: Refine & Logistics

Estos punteros se relacionan con la estrategia general de obtención y administración.

21. Leverage Volume Discounts 

• Puntero: Ordene en cantidades más grandes.
• Por qué ahorra dinero: El precio por unidad de una PCB cae drásticamente con la cantidad. Los precios de configuración (herramientas, plantillas, programas de fabricante) coinciden si solicita 10 placas o 1000.

22. Prepare For Requirement Turn-around Times 

• Sugerencia: Evite los pedidos urgentes.
• Por qué ahorra dinero: Un giro de 24 horas o 3 días cuesta una prima considerable. Los tiempos de respuesta típicos (5-10 días) permiten al proveedor agrupar su pedido con otros, lo que es mucho más eficiente y económico para ellos, y para usted.

23. Give Comprehensive Paperwork 

• Consejo: Incluya notas claras de fabricación y montaje en sus Gerbers o en un documento separado. Especifique la pila de capas, la insusceptibilidad controlada y cualquier tipo de instrucción especial.
• Por qué ahorra dinero: Una excelente documentación evita la ambigüedad y los errores costosos. Un fabricante que necesita detenerse y enviarle un correo electrónico con preguntas es un fabricante que está agregando retrasos y corre el riesgo de su proyecto.

24. Settle Suppliers (Turnkey Assembly) 

• Consejo: Utilice un distribuidor único tanto para la fabricación como para la configuración de PCB.
• Por qué ahorra dinero: Un proveedor completo se encarga de todo el procedimiento, desde el abastecimiento de piezas hasta la configuración final. Esto elimina los costos de envío entre proveedores, disminuye sus gastos de administración y hace que una fiesta sea responsable de la calidad final.

25. Talk to Your Supplier Early 

• Puntero: Envíe su diseño preliminar a su casa de fabricación/montaje seleccionada para una revisión de DFM/DFA.
• Por qué ahorra dinero: Esta es una de las ideas más esenciales. Pueden detectar costosas selecciones de estilo antes usted finaliza el diseño. Una discusión de 10 minutos puede ahorrarle cientos de dólares al señalar que cambiar el tamaño de una vía o el tamaño de una traza lo trasladará a un nivel de fabricación menos costoso.

Preguntas frecuentes

Resumen

Eficiente Estilo PCB y fabricación de PCB La optimización de costos requiere una planificación táctica en numerosas dimensiones. La minimización de la dimensión, la optimización del recuento de capas y la opción de producto proporcionan las mayores oportunidades de reducción de precios. Las especificaciones de requisitos generalmente ofrecen la recomendación de valor más efectiva en comparación con las opciones personalizadas.

Los enfoques secretos para ahorrar costos incluyen:

• Dirigirse a dimensiones de placa inferiores a 100 mm x 100 mm para obtener precios ideales
• Utilizar materiales y revestimientos FR4 convencionales a menos que las demandas específicas exijan alternativas
• Minimizar el recuento de capas mediante la optimización calculada del diseño
• Especificar anchos de traza y espaciamiento basados en demandas prácticas en lugar de preferencias estéticas
• Seleccionar fabricantes que ofrezcan soluciones detalladas de valor añadido
• Realizar pruebas de prototipos antes de compromisos de producción a gran escala
• Evaluar el costo total de propiedad en lugar de solo el precio inicial

Elegante fabricación de PCB Las decisiones equilibran las consideraciones de gastos instantáneos con las demandas de rendimiento a largo plazo. Estas técnicas permiten importantes ahorros financieros mientras se mantienen los requisitos de alta calidad necesarios para productos digitales confiables.