一、影响PCB打样价格的四大关键因素
1. 板材选择与层数
PCB的基础材料——覆铜板的选择,是决定成本的第一个重要因素。不同材质的板材,如FR-4、 Rogers、铝基板等,因其电气性能、热稳定性及成本差异,直接影响着PCB的价格。FR-4是最常见的材料,性价比高;而Rogers材料则因高频性能优异,成本相对较高。此外,PCB的层数也至关重要,层数越多,意味着设计复杂度和制作难度增加,相应地,成本也会成倍增长。
2. 线路密度与精细度
随着电子产品小型化趋势的发展,PCB上的线路越来越细密。更高的线宽/线距要求意味着需要更先进的生产设备和技术支持,如激光直接成像(LDI)、化学镀铜等,这些都会增加生产成本。因此,线路的精细度和密度越高,打样价格自然也就越高。
3. 特殊工艺需求
除了基本的电路布局外,一些特定功能或环境适应性的需求,如防焊涂布、镀金手指、埋/盲孔技术、高压测试等特殊工艺,也会显著影响PCB打样的成本。这些特殊工艺不仅要求更为复杂的制造流程,还可能需要特定的材料和设备,从而推高了生产成本。
4. 打样数量与交期要求
打样数量直接影响着单位成本。通常情况下,批量越大,单片成本越低,因为固定成本(如开机调试费)可以被更多数量分摊。此外,紧急的交期要求也可能导致价格上涨。快速打样虽然能够缩短产品研发周期,但往往需要工厂调整生产计划,加班加点,甚至牺牲其他订单的生产时间,因此会产生额外费用。
总结而言,PCB线路板打样价格受到多方面因素的影响,包括但不限于板材选择、线路密度与精细度、特殊工艺需求以及打样数量与交期要求。了解并合理考虑这些因素,不仅有助于企业在研发初期做出更加经济有效的决策,还能促进与PCB厂家之间的沟通,确保产品既满足性能要求又控制好成本。在日益竞争激烈的电子市场中,对PCB打样成本的精准把控,无疑是企业竞争力的重要一环。
二、PCB常用的四种板材
在PCB设计与制造中,为满足多样化的电路需求和高性能标准,需要采用一系列特殊工艺,这些工艺的存在,可以提升PCB性能,也能确保电子产品的稳定性和可靠性。
1. 金手指(Gold Finger)
金手指是PCB连接边缘的镀金柱,主要用于辅助PCB与计算机主板或其他设备的连接。金手指通过镀金处理,增强了导电性和耐磨性,确保信号传输的稳定性和可靠性。常见的镀金工艺包括化学镀镍浸金(ENIG)和电镀硬金,后者因其高附着力和硬度,特别适用于频繁插拔的场合。
2. 阻抗控制
阻抗控制是PCB设计中确保信号完整性的关键工艺。PCB的特性阻抗值必须与头尾元件的电子阻抗匹配,以避免信号反射、散射、衰减或延误。通过精确设计PCB阻抗条和阻抗线,控制导线电阻、电感和电容等参数,保证信号按预期传输。这一工艺对于高速电路尤其重要。
3. 盲埋孔(Blind & Buried Vias)
盲孔和埋孔是高密度互连(HDI)PCB中常见的特殊孔结构。盲孔是从PCB的顶层或底层钻出但不穿透整个板层的孔,而埋孔则完全位于PCB的内部层。这些孔的应用减少了PCB的层数和尺寸,提高了电磁兼容性,降低了成本,并简化了设计工作。
4. 厚铜板(Heavy Copper PCB)
厚铜PCB是指在制造过程中使用比标准PCB更厚铜箔的电路板。标准铜箔厚度一般在35微米左右,而厚铜板的铜厚度可达105微米甚至更高。厚铜板具有高电流承载能力、良好的热管理性能和增强的机械强度,适用于高功率、高电流和恶劣环境的应用场景,如汽车电子和工业控制系统。
5. 多层特殊叠层结构
多层特殊叠层结构通过合理安排信号层、电源层和接地层,实现了信号的有效隔离和电磁干扰的抑制。对于信号数量多、器件密度大、信号频率高的设计,采用多层特殊叠层结构可以显著提升PCB的EMC性能,确保信号的完整性和系统的稳定性。
6. 异形孔(Non-Circular Holes)
异形孔是指在PCB制作中遇到的非圆形孔,如8字孔、菱形孔、方形孔和锯齿形孔等。这些孔根据设计需求分为孔内有铜(PTH)和孔内无铜(NPTH)两种。随着电子产品多元化的发展,异形孔被广泛应用于特殊元器件的固定和互连,提高了PCB的灵活性和适应性。
7. 控深槽(Controlled Depth Slots)
控深槽是在PCB上加工特定深度的凹槽,以满足特殊元器件的安装和固定需求。这种工艺常用于固定散热片、连接器或其他需要精确深度控制的元器件,提高了PCB的组装精度和可靠性。
8. 半孔/包边(Half Hole & Edge Wrap)
半孔工艺是在PCB边缘形成部分穿透的孔,而包边则是指在孔的边缘增加额外的铜箔层以增强连接强度。这些工艺常用于边缘连接器和特殊接口的设计,提高了连接的可靠性和耐用性。
四、SMT表面贴装对PCB板有哪些要求?
SMT表面贴装技术是把电子元器件直接安装在PCB电路板上面的一种方法,在SMT贴片加工过程中,所有加工设备具有全自动化、精密化、快速化的特点。
1.PCB板外观要求
外观要求光滑平整,不可有翘曲或高低不平,否则基板会出现裂纹、伤痕、锈斑等不良问题。对PCB使用清洁剂不可有不良反应,在液体中浸渍5分钟,表面不产生任何不良,并有良好的冲载性。
2.PCB尺寸形状要求
不同的SMT设备对PCB尺寸要求有所不同,在PCB设计时,需要考虑SMT设备的PCB最大和最小贴装尺寸,一般尺寸在50×50~350×250mm。因热膨胀系数的关系,元件小于3.2*1.6mm时,只遭受部分应力,元件大于3.2*1.6mm时,必须注意热膨胀系数的影响。并且PCB板的弯曲强度,要达到25kg/mm以上,才能够符合SMT贴装标准。
3.PCB板材铜箔要求
导热系数的关系:PCB板的导热系数最多0.2-0.8W/K*m。一般来讲,6.5W/mK是整个PCB的平均导热系数。
耐热性的关系:耐焊接热要达到260度10秒的实验要求,其耐热性应符合150度60分钟后,基板表面无气泡和损坏不良。铜铂的粘合强度一般要达1.5kg/cm*cm。
3.PCB设计要求
1)对PCB板mark点要求
Mark点的形状标准有圆形、正方形、三角形,大小在1.0~2.0mm,要求表面平整、光滑、无氧化、无污物,Mark点的周围要求周围1mm内不能有绿油或其它障碍物,与Mark点颜色有明显差异。Mark的位置,距离板边3mm以上,周围5mm内不能有类似Mark点、过孔、测试点等,为避免生产时进板方向错误,PCB左右两边Mark点与板缘的位置差别应在10mm以上。
2)对PCB板拼版设计要求
拼版的板边宽度3~5mm,间距在1.6mm以上,向上弯曲程度<1.2mm,向下弯曲程度<0.5mm,PCB扭曲度最大变形高度÷对角长度<0.25。拼板之间可以采用V形槽、邮票孔或冲槽等, 建议同一板只用一种分板方式。对部分全表面组装的双面贴片板,可以采用阴阳拼版设计,这样可以使用同一张网板、节省编程换线时间,提高生产效率。
五、过孔能否打在焊盘上?
当我们画PCB时经常会遇到空间不够无法走线,像视频中这样芯片的焊点比较多,你会怎么布线?这时我们会放置过孔,使信号线穿过电路板一侧到达另一侧进行走线,这样既方便走线,也能够节省板子空间。但有时还是会遇到板子空间过小,无法扇出过孔走线。那怎么办?通常,在PCB设计中,当遇到空间限制而无法在常规位置放置过孔时,确实可能会考虑在焊盘上打孔,这种做法被称为"盘中孔(Via in Pad)"。
嘉立创推出的盘中孔工艺,采用树脂塞孔然后盖帽电镀,不仅可以将过孔打在任意焊盘和BGA上,而且不会影响后续SMT。它是先用树脂把过孔填充起来,烤干树脂磨平,然后在树脂表面镀上铜,这样外观上完全看不出有过孔的痕迹,自然也就不会影响到焊接了。
最大的优点就是Layout工程师太省心了,设计效率大大提高,再也不用走来走去了,直接打孔转到其它层就可以了,特别是封装小的BGA封装,设计时间从原本7天能缩短到2天,特别是高速板的性能也会提高。有了盘中孔,过孔可以放在任意焊盘,节省了空间,板子甚至也能做的更小。
很多人不知道,盘中孔工艺虽然性能好,但是对于生产来说挑战很大,流程复杂,要用专用塞孔机和树脂油墨。价格也高,之前每平方米市场价基本在200-220元;很多工程师宁愿多花半个月布线,也不愿意花钱选择这个工艺。盘中孔工艺之前就有,只是一直都是高端产品才用的,而且价格很贵,现在盘中孔已经变成常规工艺了。