25 Dicas de design de PCB para economia de custos para fabricação e montagem de PCB

O design de PCB é importante para a produção. Projetar para a relação custo-benefício é uma habilidade crítica para qualquer tipo de engenheiro de hardware. As economias financeiras na fase de layout têm um efeito downstream substancial nas despesas de fabricação (construção) e configuração, especificamente em escala.

Aqui estão 25 dicas de layout de PCB para economia de custos, divididas em 3 áreas essenciais: Fabricação de placas (DFM) , Peça e montagem (DFA) , e Refinar e Logística .

Parte A: Construção da placa (Design para fabricação – DFM)

Estas sugestões concentram-se na própria PCB bruta, antes de qualquer tipo de componente ser colocado.

1. Enhance Board Size and Shape 

• Sugestão: Mantenha sua placa o menor possível e use uma forma retangular ou quadrada padrão.
• Por que economiza dinheiro: O custo da PCB é diretamente simétrico à sua localização. Formas irregulares ou intrincadas (como formas de L ou círculos) exigem fresamento/roteamento adicional, o que aumenta o custo e diminui o número de placas que podem caber em um painel de produção básico.

2. Decrease Layer Count 

• Ideia: Utilize o menor número possível de camadas. Uma placa de 4 camadas pode ser 50-70% muito mais cara do que uma placa equivalente de 2 camadas.
• Por que economiza dinheiro: Cada camada inclui várias etapas de produção (laminação, prensagem, perfuração, revestimento), aumentando significativamente a complexidade e o custo. Mude de 2 para 4 camadas apenas se for absolutamente necessário para estabilidade ou densidade do sinal.

3. Adhere To Criterion FR-4 Material 

• Ideia: A menos que você tenha requisitos rigorosos de alta frequência (RF) ou alta temperatura, utilize o substrato FR-4 típico.
• Por que economiza dinheiro: FR-4 é um dos produtos de PCB mais comuns, produzidos em massa e mais baratos. Materiais especializados como Rogers, Teflon ou poliimida são ordens de magnitude muito mais caros.

4. Use Requirement Board Thickness 

• Sugestão: Layout para a densidade básica do setor de 1,6 mm (0,062″) .
• Por que economiza dinheiro: Os fabricantes fornecem núcleos de 1,6 mm em quantidades enormes. Solicitar uma espessura não padrão (por exemplo, 0,8 mm ou 2,0 mm) requer materiais especiais e ajustes de procedimento, aumentando o custo e o prazo de entrega.

5. Avoid Ultra-Fine Traces and Spaces 

• Dica: Mantenha o tamanho e o espaçamento mínimo do traço o maior possível, idealmente 6 mil (0,15 mm) ou maior .
• Por que economiza dinheiro: Resistências mais apertadas ( = 6 mil sem esforço. 

6.Diminua a contagem de abertura de furos e use furos maiores 

• Dica: Diminua o número de vias e use tamanhos de abertura de perfuração maiores (por exemplo, > 0,3 mm).

•  Por que economiza dinheiro: O procedimento de perfuração leva algum tempo. Aberturas extras indicam ainda mais tempo de máquina. Aberturas extremamente pequenas (microvias) quebram pequenos bits de perfuração regularmente e exigem fabricantes mais caros e de alta rotação. 

7.Stay Clear Of Blind and Hid Vias 

• Ideia: Use apenas vias típicas “through-hole” que passam por todas as camadas da placa. 

• Por que economiza dinheiro: Vias cegas (superfície para camada interna) e ocultas (camada interna para camada interna) exigem vários ciclos sequenciais de laminação e exploração. Este é um procedimento extremamente caro e complexo agendado para placas de interconexão de alta densidade (HDI).

8. Select the Most Economical Surface Area End Up 

• Ideia: Para a maioria das aplicações SMT e through-hole padrão, HASL (Nivelamento de Solda a Ar Quente) é a alternativa mais barata.
• Por que economiza dinheiro: ENIG (Ouro de Imersão em Níquel Eletroless) é muito mais caro, no entanto, essencial para componentes BGA de passo muito fino ou portas de ajuste por pressão. Se o seu layout não exigir seu tédio ou vida útil, fique com HASL.

9. Usage Standard Copper Weight 

• Ideia: Projete com o básico 1 onça (35 µm) peso do cobre.
• Por que economiza dinheiro: Esta é uma das espessuras de folha de cobre mais comuns e prontamente oferecidas. O cobre pesado (2 onças ou mais) é um produto de pedido especial e exige regulamentos mais amplos de traço/espaço, aumentando o preço.

10. Stick To Criterion Solder Mask Color Styles 

• Sugestão: Usar Verde máscara de solda.
• Por que economiza dinheiro: Verde é o padrão universal. Os fabricantes executam conjuntos massivos de placas verdes. Solicitar outros tons (preto, branco, vermelho, azul) às vezes pode incluir uma pequena taxa ou aumentar a preparação porque são executados com menos regularidade.

11. Usage Single-Sided Silkscreen 

• Ideia: Se você puder encaixar todos os designadores e marcações de componentes necessários em um lado, faça-o.
• Por que economiza dinheiro: Usar uma segunda camada de silkscreen é uma etapa de fabricação adicional. Embora comumente um pequeno custo, ele aumenta em grandes quantidades.

Componente B: Elemento e configuração (Layout para configuração – DFA)

Estas dicas concentram-se em tornar menos caro e muito mais fácil para dispositivos (ou indivíduos) colocar e soldar peças na placa.

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

• Sugestão: Utilize peças SMT sempre que possível.
• Por que economiza dinheiro: A configuração SMT é altamente automatizada e rápida. Os componentes through-hole normalmente precisam de inserção manual e um procedimento de soldagem por onda separado, que é muito mais trabalhoso e caro.

13. Keep All SMT Elements on One Side 

• Ponteiro: Quando possível, crie sua placa para montagem de um lado.
• Por que economiza dinheiro: Montar em ambos os lados exige que a placa experimente toda a linha SMT (pasta de solda, pick-and-place, forno de refluxo) duas vezes. Isso praticamente aumenta o trabalho de montagem e o tempo do equipamento.

14. Select Common, Conveniently Offered Elements 

• Ponteiro: Projete com peças genéricas de múltiplas fontes (por exemplo, valores comuns de resistor/capacitor, microcontroladores populares e chips lógicos).
• Por que economiza dinheiro: Peças obscuras ou de fonte única são muito mais caras, têm longos prazos de entrega e representam um enorme risco para a cadeia de suprimentos. Utilize uma ferramenta como Octopart ou examine os níveis de fornecimento do distribuidor durante a fase de layout.

15. Stay Clear Of Incredibly Tiny Element Bundles 

• Sugestão: Fazer uso de 0402 ou 0603 tamanhos de plano para elementos fáceis em vez de 0201 ou menores.
• Por que economiza dinheiro: Embora os elementos 0201 sejam pequenos, eles exigem ferramentas de montagem muito mais exatas (e caras) e têm retornos mais baixos. 0402 é o ponto ideal para despesas e espessura para muitos montadores contemporâneos.

16. Offer Ample Component-to-Component Clearance 

• Sugestão: Deixe espaço ao redor dos elementos para o bico pick-and-place, dispositivos de retrabalho e avaliação.
• Por que economiza dinheiro: Componentes densamente compactados são difíceis de área, podem criar pontes de solda e são quase impossíveis de remodelar ou reparar, resultando em configurações muito mais descartadas.

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

• Ideia: Seu BOM deve ser notável, com figuras de componentes de fornecedor corretas (MPNs), quantidades e designadores.
• Por que economiza dinheiro: Um BOM ruim é a # 1 razão para atrasos na montagem e estouros de custos. Erros fazem com que peças incorretas sejam compradas e colocadas, exigindo retrabalho caro e retenções de trabalho.

18. Incluir marcadores fiduciais .

• Sugestão: Coloque um mínimo de 3 canetas fiduciais em sua placa, idealmente em um padrão triangular.
• Por que economiza dinheiro: Estas são marcas de registro óptico utilizadas pelo equipamento pick-and-place para localizar exatamente a placa. Sem eles, a montagem automatizada é difícil, obrigando a uma colocação manual dispendiosa.

19. Design for Testability (DFT) 

• Dica: Inclua fatores de exame para sinais importantes (potência, relógios, linhas de informações).
• Por que economiza dinheiro: Uma placa que não pode ser verificada é uma caixa preta. Depurar uma placa defeituosa sem pontos de teste é extremamente demorado. Alguns pads adicionais podem economizar horas de tempo de design e tornar o teste funcional automatizado (FCT) viável.

20. Layout for Panelization 

• Ideia: Planeje apenas como sua placa será organizada em um painel maior. Use ranhuras em V para placas retangulares e mordidas de rato (roteamento de abas) para formas irregulares.
• Por que economiza dinheiro: As residências de montagem lidam com painéis, não com placas individuais. Um painel bem projetado aproveita ao máximo o número de placas por painel e minimiza o trabalho de despanelização. Discuta os requisitos do painel com seu montador.

Component C: Refine & Logistics

Estas dicas relacionam-se com a estratégia geral de obtenção e administração.

21. Leverage Volume Discounts 

• Ponteiro: Encomende em quantidades maiores.
• Por que economiza dinheiro: O preço por unidade de uma PCB cai drasticamente com a quantidade. Os preços de configuração (ferramentas, estênceis, programas de máquina) coincidem se você encomendar 10 placas ou 1.000.

22. Prepare For Requirement Turn-around Times 

• Sugestão: Evite pedidos de emoção.
• Por que economiza dinheiro: Um turno de 24 horas ou 3 dias custa um prêmio considerável. Os tempos de resposta típicos (5 a 10 dias) permitem que o fornecedor agrupe seu pedido com outros, o que é muito mais confiável e barato para eles – e para você.

23. Give Comprehensive Paperwork 

• Dica: Inclua notas claras de fabricação e montagem em seus Gerbers ou em um documento separado. Especifique o empilhamento de camadas, a insusceptibilidade controlada e qualquer tipo de instrução especial.
• Por que economiza dinheiro: Excelentes documentos impedem a ambiguidade e erros dispendiosos. Um fabricante que precisa parar e enviar um e-mail com perguntas é um fabricante que está incluindo atrasos e correndo o risco de seu projeto.

24. Settle Suppliers (Turnkey Assembly) 

• Dica: Utilize um único distribuidor para fabricação e configuração de PCB.
• Por que economiza dinheiro: Um provedor completo lida com todo o procedimento, desde o fornecimento de peças até a configuração final. Isso elimina os custos de envio entre fornecedores, diminui suas despesas de administração e torna um evento responsável pela qualidade final.

25. Talk to Your Supplier Early 

• Ponteiro: Envie seu design preliminar para sua casa de fabricação/montagem selecionada para uma revisão DFM/DFA.
• Por que economiza dinheiro: Esta é uma das ideias mais essenciais. Eles podem detectar escolhas de estilo caras antes você finalizar o layout. Uma discussão de 10 minutos pode economizar centenas de dólares, apontando que alterar o tamanho de uma via ou o tamanho do traço o moverá para um nível de fabricação menos caro.

Perguntas frequentes

Recapitular

Eficiente Estilo PCB e fabricação de PCB a otimização de custos requer planejamento tático em várias dimensões. A minimização da dimensão, a otimização da contagem de camadas e a opção de produto fornecem as maiores chances de redução de preço. As especificações de requisitos geralmente oferecem a recomendação de valor mais eficaz em comparação com as opções personalizadas.

As estratégias secretas de economia de custos incluem:

• Direcionar dimensões de placa abaixo de 100 mm x 100 mm para preços ideais
• Utilizar materiais e revestimentos FR4 convencionais, a menos que requisitos específicos exijam alternativas
• Minimizar a contagem de camadas por meio da otimização calculada do layout
• Especificar larguras de traço e espaçamento com base em demandas práticas, em vez de preferências estéticas
• Selecionar fabricantes que forneçam soluções detalhadas de valor agregado
• Realizar testes de protótipo antes de compromissos de produção em grande escala
• Avaliar o custo total de propriedade em vez de apenas o preço inicial

Inteligente fabricação de PCB as decisões equilibram as considerações de despesas instantâneas com as demandas de desempenho de longa duração. Estas técnicas permitem economias financeiras substanciais, mantendo os requisitos de alta qualidade necessários para produtos digitais confiáveis.