PCB板价格构成要素分析：材料、复杂性和数量
PCB板价格构成要素分析：材料、复杂性和数量
PCB（印制电路板）是现代电子设备中不可或缺的组成部分，其成本控制直接影响到最终产品的市场竞争力。本文将深入分析影响PCB板价格的主要因素，包括材料选择、设计复杂度以及生产数量等关键要素，帮助工程师和设计师在保证质量的前提下，实现成本优化。
材料对PCB价格影响很大
PCB的材料是选择PCB制造方式的最关键组成部分之一，因为它决定了PCB的电气、物理特性和热特性，并且在PCB生产成本中占有很大份额。
电气特性
材料的介电常数和介电损耗角正切是计算走线净阻抗和差分阻抗所必需的，根据这些阻抗可以计算出PCB上走线的宽度。例如，FR4材料的介电常数为4.5，介电损耗角正切为0.025；聚酰亚胺的介电常数为3.5，介电损耗角正切为0.004；ROS4000材料（Roger材料）的介电常数为3.2，损耗角正切为0.002。介电常数和介电损耗角正切较低的材料价格较高，主要用于高速数据应用和信号完整性至关重要的微波应用。
身体特征
物理特性包括PCB的柔韧性和抗拉强度，这些特性是根据PCB的应用来选择的，例如，LED灯带需要柔性PCB，而为电视遥控器设计的PCB很可能需要刚性PCB。与刚性PCB相比，选择柔性PCB材料会增加PCB价格，并且其先进功能会受到限制，例如层数限制。同样，抗拉强度越高，材料成本就越高。
热特性
热特性包括热导率、玻璃化转变温度和热膨胀系数。热特性取决于PCB的使用环境类型以及将要放置在PCB上的元件类型。虽然建议使用具有高热导率和玻璃化转变温度的材料，但这也会增加PCB的价格。用于制造PCB的一些常见材料是FR4（通用且最便宜）、PET或聚对苯二甲酸乙二醇酯（柔性）、PI或聚酰亚胺（高性能柔性）、Rogers ROS4003（微波应用）、Isola Tachyon 100G（高速通信应用）。请注意，Isola和Rogers不是材料名称，而是制造这些材料的组织的名称。
复杂性是决定PCB板价格的关键因素
PCB的复杂性是一个难以处理的因素，因为即使是通孔尺寸或走线宽度等小特性也会决定PCB是否会被某些供应商视为高级PCB或普通PCB，并且可能会推高PCB板价格，因此在设计PCB时必须非常谨慎地选择。影响PCB复杂性的一些因素包括层数、铜重量、阻抗控制、PCB元素的物理特性、表面处理和PCB的美观性。
层数
PCB的层数对PCB价格影响很大，但对于许多供应商而言，PCB板成本会随着层数的增加而增加，因为制造更多层所需的技术需要先进的机器、专业知识和时间。例如，许多PCB供应商最多接受4层PCB标准PCB板成本，且价格远低于6层PCB，20层以上的PCB板价格也呈现出类似的趋势。必须合理使用层数，才能降低PCB成本。
铜重量
顾名思义，它是所用铜的重量单位，是PCB中使用的铜的面积或表面密度，以盎司/英尺²为单位。铜的重量越大，流过的电流就越多，而不会加热PCB，从而提高信号完整性。一个好的做法是让铜的重量足以处理PCB中预期流过的电流负载的1.5倍。铜重量的增加也会导致PCB价格上涨。大多数标准PCB使用1盎司铜，因为它可以处理5安培的电流而不会加热，这对于小型PCB来说已经足够了。
阻抗控制
阻抗控制是在高速应用中需要具有高信号完整性的PCB上进行的。阻抗控制涉及构建具有非常严格公差的精确层堆叠，这比普通PCB需要更多的工程费用。如果PCB需要阻抗控制，则必须经过更多测试程序，这也会增加PCB板成本。对于频率低于100MHz或频率约为125MHz信号的PCB，不需要阻抗控制（假设利用数据信号的组件足够接近）。一些供应商已经预先构建了一些标准阻抗和信号完整性值的堆叠，以便在不影响PCB质量的情况下更便宜、更快地制造。
PCB上元件的物理特性
通孔的最小直径、最小走线宽度，以及更重要的PCB尺寸在PCB价格中占相当大的份额。PCB尺寸会增加其他因素的成本，例如铜重量和表面处理。PCB尺寸越大，PCB价格越高，因为它需要更多的材料和测试。另一个因素是盲孔，它会增加PCB价格，但它通常用于HDI PCB（高密度互连）用于高频应用。许多供应商对较小的走线和较小直径的通孔收费，这需要特殊的机器来实现更高的精度。设计师必须小心走线的宽度和通孔的直径，因为许多供应商还会对较小的通孔和较细的走线收取预付PCB板价格。
表面处理
表面处理是涂在铜上的一层，用于在PCB上提供可焊接表面以安装元件。虽然许多简单的PCB大多使用HASL（热风焊料整平）和无铅HASL（最便宜的选择），但一些质量更好的PCB会使用更昂贵的表面处理，例如ENIG（化学镀镍浸金）用于间距更细的元件和耐用性，以及硬金用于高质量接触点。最昂贵的表面处理之一是NEPIG（化学镀镍化学镀钯浸金），用于超细间距元件和极高的耐用性。必须根据PCB的使用环境、元件间距、元件可能需要在PCB上重新焊接的次数估计、PCB的预期寿命和环境标准来选择表面处理。
PCB的美观性
就像PCB材料的颜色（绿色除外）一样，添加制造商徽标隐藏或删除供应商的装配编号、边缘电镀、金手指电镀和定制形状都会增加PCB板的价格，尽管不如前面提到的因素那么重要。当然，人们不能忽视PCB的美观性，因为这些PCB将直接用于工业或商业用途。
数量对PCB价格有重大影响
PCB的订单数量是PCB后期设计时需要考虑的因素。数量与PCB板价格有着非常直接的关系，由于规模经济和每个PCB上安装成本的分摊，一个订单中相同PCB的数量越多，PCB板价格就越低。批量订单也为客户提供了获得折扣的杠杆。
我们可以要求PCB制造商报出原型、小批量生产和大规模生产等不同的价格细目，以选择最佳的经济方案。
影响PCB价格的其他因素
其他因素，如交货时间、选择组装和零部件交钥匙制造、选择更便宜的物流，都可以降低PCB的间接费用，有时还可以享受特殊折扣。
此外，重复订单和更好的供应商关系等其他策略也为忠诚度折扣提供了可能性。
结语
除了上述所有影响PCB板价格的因素外，不同供应商之间可能还存在许多其他因素。高效智能设计与妥善处理的经济性相结合对于PCB板净成本至关重要。虽然第一次肯定不容易，但凭借经验和与供应商的互动，人们可以很好地控制PCB制造成本和质量的妥协。