Bagaimana Pilihan Teknologi Mempengaruhi Biaya PCB: Panduan Lengkap

Lompat ke: Faktor yang Mempengaruhi Biaya PCB | Pilihan Material | Ukuran PCB | Jumlah Lapisan | Finishing (ENIG, HASL, dll.) | Ukuran Lubang | Trace dan Spasi Minimum | Ketebalan dan Rasio Aspek |  Spesifikasi Khusus atau Unik | PCB dengan Berbagai Desain

Teknologi PCB melibatkan tingkat kerumitan yang tinggi. Bergantung pada desain papan sirkuit, produksinya dapat lebih mahal atau lebih murah dari rata-rata PCB. Jika PCB dimaksudkan untuk item konvensional sehari-hari, biaya untuk memproduksi papan itu seharusnya jauh lebih rendah dari harga papan yang dirancang untuk mesin canggih.

Faktor yang Mempengaruhi Biaya PCB

Tiga faktor yang paling berdampak pada rincian biaya pembuatan PCB adalah jenis material, ukuran papan, dan jumlah lapisan. Faktor lain yang juga dapat mempengaruhi harga meliputi finishing dan ukuran lubang, termasuk delapan faktor ini.

1. Pilihan Material

Material yang digunakan pada papan sirkuit akan pasti mempengaruhi biayanya. PCB standar dilaminasi dengan material FR4, namun ini tidak cukup untuk papan yang diproduksi untuk penggunaan intensitas tinggi, seperti yang umum di industri penerbangan dan bahan bakar.

Faktor yang dapat mempengaruhi pilihan material meliputi:

• Keandalan Termal: Apakah papan mampu beroperasi dalam rentang suhu yang diharapkan untuk tugas yang bersangkutan? Beberapa papan membutuhkan material dengan rating termal lebih tinggi dari papan standar.
• Keandalan Suhu: Apakah material dapat menahan rentang kondisi atmosfer yang diharapkan dalam pengaturan terkontrol tanpa terlalu panas? PCB yang dimaksudkan untuk operasi suhu tinggi membutuhkan material yang lulus tes ini.
• Transfer Panas: Apakah papan dapat menahan beban intensitas tinggi tanpa mentransfer tingkat panas yang berlebihan ke komponen yang terpasang dan berdekatan? Material yang tepat perlu lulus tes ini untuk penggunaan yang bersangkutan.
• Performa Sinyal: Apakah material akan memfasilitasi sinyal listrik yang tidak terganggu selama setiap siklus operasi mesin tertentu? Apakah sinyal dapat menahan rentang suhu yang diperlukan dan faktor lingkungan lainnya? Keberadaan ini integral untuk performa PCB.
• Sifat Mekanis: Apakah material memiliki komposisi fisik yang cukup untuk menahan rentang stres fisik yang wajar? Dapatkah papan ditekan ke dalam slot sempit tanpa retak? Dapatkah jatuh beberapa kaki tanpa pecah? PCB apa pun yang ideal untuk dijual perlu lulus tes jatuh dan kriteria performa lainnya.

Sebagai pedoman umum, operasi yang melibatkan frekuensi lebih tinggi memerlukan material dengan grade lebih tinggi dari standar FR4. Sebagai contoh, material yang digunakan pada PCB mikroondas dapat 10 kali lebih mahal dibandingkan material yang digunakan pada papan kalkulator atau perangkat gangan lainnya.

2. Ukuran PCB

Ukuran PCB dan utilizasi panelnya adalah dua faktor paling krusial yang mempengaruhi harga. Ukuran papan umumnya ditentukan oleh jumlah sirkuit yang diperlukan untuk perangkat yang sesuai.

PCB pada sesuatu yang kecil seperti jam digital akan memerlukan lebih sedikit komponen dan pada akhirnya lebih murah untuk diproduksi dibandingkan PCB komputer atau laptop. Sebaliknya, PCB pada mesin industri besar akan lebih besar dibandingkan papan yang terdapat di sebagian besar elektronik rumah tangga.

Dalam pembuatan PCB, dimensi berikut adalah yang paling umum:

• 18 X 24 inci (457 x 610 mm)
• 18 X 21 inci (457 x 533 mm)
• 21 X 24 inci (533 x 610 mm)

Jumlah ruang yang dikonsumsi oleh komponen pada papan juga akan mempengaruhi harga. Tentu saja, beberapa papan dirancang dengan mempertimbangkan lebih sedikit efisiensi dan biaya produksi.

Sebagai contoh, PCB 18 x 24 yang berisi tiga kolom dan dua baris panjang dari utilizasi panel akan menjadi penggunaan ruang papan yang efisien karena komponen aktif akan mengonsumsi sebagian besar panel keseluruhan. Di sisi lain, PCB 18 x 24 yang berisi satu kolom dan tiga baris akan lebih kurang efisien karena margin akan lebih lebar, namun tetap mahal karena materialnya.

Pada akhirnya, dimensi desain PCB Anda akan menjadi salah satu faktor penentu utama harga keseluruhan. Bahkan jika Anda memproduksi PCB kecil dalam volume besar, total biaya mungkin lebih rendah dibandingkan PCB besar dengan volume rendah.

3. Jumlah Lapisan

Faktor penentu lain dari harga papan adalah jumlah lapisan yang terlibat. Dengan alasan yang jelas, PCB dengan tiga lapisan atau lebih lebih mahal untuk diproduksi dibandingkan papan yang hanya terdiri dari dua lapisan. Masalah harga dipengaruhi oleh jenis material yang digunakan dan ukuran papan itu sendiri. Secara keseluruhan, papan tebal dengan banyak lapisan membutuhkan pekerjaan yang jauh lebih banyak untuk diproduksi.

Secara keseluruhan, kenaikan harga berdasarkan lapisan dapat diuraikan sebagai berikut:

• 1L ke 2L: 35 – 40%
• 2L ke 4L: 35 – 40%
• 4L ke 6L: 30 – 40%
• 6L ke 8L: 30 – 35%
• 8L ke 10L: 20 – 30%
• 10L ke 12L: 20 – 30%

Beberapa kenaikan biaya produksi yang paling signifikan terjadi setelah lapisan kedua ditambahkan ke papan. Dari sana, dua papan tambahan akan menaikkan biaya setidaknya satu pertiga dari harga sebelumnya. Kenaikan harga umumnya kurang tajam setelah desain melewati ambang lapisan delapan.

Dengan setiap lapisan yang ditambahkan ke PCB, lebih banyak langkah produksi yang terlibat dalam proses laminasi. Ini membutuhkan lebih banyak waktu untuk dicapai dan memerlukan pasokan material yang lebih besar. Langkah yang terlibat dalam konstruksi papan multi-lapisan juga meningkatkan kemungkinan cacat produksi. Untuk mengimbangi biaya kesalahan yang mungkin terjadi, pembuat PCB sering kali memasukkan hal ini ke dalam penawaran untuk produksi papan multi-lapisan.

Bergantung pada material yang digunakan dalam desain papan, Anda mungkin membutuhkan lebih banyak lapisan untuk memastikan komposisi yang kokoh. Jika PCB diharapkan mampu menahan stres yang tinggi dan tetap memiliki tingkat fleksibilitas tertentu, faktor-faktor ini akan secara besar-besaran menentukan jumlah lapisan, serta materialnya.

4. Finishing (ENIG, HASL, dll.)

Faktor kecil yang perlu dipertimbangkan terkait produksi PCB melibatkan biaya yang terkait dengan finishing tertentu. Beberapa finishing memiliki grade yang lebih tinggi dan menawarkan umur simpan yang lebih lama, sehingga menambahkan biaya produksi keseluruhan. Salah satu perlakuan permukaan yang lebih umum dan berbiaya rendah adalah HASL, yang menawarkan solderabilitas yang baik namundinilai tidak menguntungkan pada aspek lain. ENIG, perbandingannya, mendapatkan nilai menguntungkan dalam sebagian besar kategori namun hanya menawarkan selisih harga yang sedikit.

Setiap opsi perlakuan permukaan menawarkan fitur unik:

• HASL: Solderabilitas
• LFHASL: Solderabilitas
• OSP: Solderabilitas
• IMM Ag: Solderabilitas, Al wire bondable
• IMM Sn: Solderabilitas
• ENIG: Solderabilitas, Al wire bondable, contact surface
• ENEPIG: Solderabilitas, Al wire bondable, contact surface
• Elec Au: Solderabilitas, Al/Au wire bondable, contact surface

Jumlah lapisan juga dapat menentukan apakah finishing mempengaruhi biaya produksi PCB secara signifikan.

5. Ukuran Lubang

Salah satu faktor penting, jika tidak krusial, yang dapat mempengaruhi biaya produksi PCB adalah ukuran lubang pada papan. Biaya yang terkait dengan lubang juga dapat ditentukan oleh jumlah lubang yang diperlukan untuk papan, serta jenis material dan ketebalan lapisan yang dibor. Secara keseluruhan, lebih banyak lubang membutuhkan lebih banyak pekerjaan, terutama jika lubang yang bersangkutan sulit untuk dibor karena ukuran kecil dan ketebalan papan.

Ukuran lubang dalam desain papan adalah penentu harga yang paling krusial di area ini. Jika lubang sangat tipis, mereka akan memerlukan alat khusus untuk diproduksi. Sebagai contoh, lubang yang diameternya sama dengan benang rambut akan lebih sulit dibuat dibandingkan lubang yang setara dengan diameter lubang baut biasa. Lubang seperti ini membutuhkan lebih banyak pekerjaan dan keterampilan spesial untuk dicapai.

Apakah lubang berukuran reguler atau mikroskopik, biaya produksi papan juga dapat dipengaruhi oleh jumlah lubang yang terdapat dalam desain tertentu. Jika papan berisi puluhan lubang, fitur ini akan ditambahkan ke harga karena pekerjaan tambahan yang terlibat.

Faktor tambahan terkait lubang yang dapat mempengaruhi biaya produksi PCB adalah ketebalan material dan jumlah lapisan yang terkandung dalam desain papan. Jika papan terdiri dari 10 lapisan atau lebih, pemboran lubang akan menjadi tugas yang lebih memakan waktu karena ketebalannya. Jika material sangat kuat dan sulit untuk dibor, ini juga akan mempengaruhi harga.

6. Trace dan Spasi Minimum

Untuk arus dapat transfer pada PCB tanpa ancaman kelebihan panas dan kerusakan pada papan, harus ada lebar trace yang cukup dalam desain papan. Pada papan semua ukuran, ada korelasi sederhana antara lebar trace dan kapasitas pengangkatan. Sebagian dari yang pertama akan menentukan yang terakhir. Terlepas dari itu, penampang lintang trace berkorelasi dengan ketebalan tembaga.

Perlu dicatat bahwa kapasitas pengangkatan trace tidak selaras secara langsung dengan ruang penampang lintang. Faktanya, jumlah arus yang dapat ditahan trace, pada maksimumnya, tidak dapat dengan mudah dihitung, terlepas dari lebar trace atau kenaikan suhu. Kapasitas pengangkatan arus juga dapat dipengaruhi oleh pad, vias, dan elemen papan lainnya.

Pada papan dengan banyak pad, Anda mungkin akan menemukan trace dengan kapasitas luar biasa. Jika ini tidak diperhitungkan dalam proses soldering, area penampang lintang berlebihan mungkin akan tercipta, dan lonjakan arus transien dapat terjadi.

Untuk menghindari situasi ini, pembuat papan akan memperlebar lebar trace, jika memungkinkan. Secara alternatif, mereka dapat menambahkan solder mask tambahan pada trace yang mungkin cenderung terbakar. Langkah-langkah ini dapat menambah biaya produksi PCB.

7. Ketebalan PCB dan Rasio Aspek

Hingga beberapa waktu lalu, ketebalan PCB hanya memerankan peran kecil dalam biaya keseluruhan, meskipun semuanya berpotensi berubah dalam beberapa tahun mendatang. Material lebih tebal dapat lebih mahal untuk diperoleh, dilaminasi, dan dibentuk menjadi papan sirkuit cetak, terutama jika desainnya sendiri sangat rumit.

Material lebih tipis umumnya akan menempatkan serangkaian PCB ke dalam kategori biaya sedikit lebih rendah karena material lebih sedikit diperlukan untuk produksi yang sedang dilakukan. Biaya papan terkait ketebalan juga dapat dipengaruhi oleh jenis material yang digunakan dalam produksi tertentu.

Ketebalan standar untuk PCB adalah 1,6 mm (0,063 inci). Dalam beberapa tahun terakhir, papan lebih tebal menjadi lebih mahal, meskipun harga pasar industri yang resmi belum pernah ditetapkan. Secara keseluruhan, tergantung pada produsen apakah papan lebih tipis 0,8 mm akan lebih murah atau sama dengan papan dengan ketebalan standar.

Biaya papan lebih tebal dapat jauh lebih tinggi jika juga memiliki rasio aspek yang lebih besar. Jika papan terdiri dari beberapa lapisan untuk ketebalannya dan memiliki dimensi lebar, papan akan memerlukan lebih banyak material dan melibatkan lebih banyak pekerjaan dalam konstruksinya. Oleh karena itu, mungkin bukan ketebalan papan yang mempengaruhi biaya sebesar ukuran atau jumlah lapisan yang menambah ketebalan.

8. Spesifikasi Khusus atau Unik

Biaya pembuatan PCB juga dapat dipengaruhi oleh elemen desain unik dalam produksi tertentu. Jika Anda datang ke pembuat PCB dengan spesifikasi khusus, ini dapat menaikkan biaya produksinya, bahkan jika papan itu sendiri kecil dan terdiri dari hanya satu atau dua lapisan. Faktor penentu yang nyata dalam hal ini adalah apakah fitur yang bersangkutan memerlukan alat atau keterampilan khusus untuk dicapai. Contoh spesifikasi khusus dapat mencakup:

• Tepi Kontur: PCB dengan tepi membulat dapat lebih mahal untuk diproduksi, terutama yang memerlukan routing z-axes.
• Plating Sisi: Beberapa desain PCB menentukan tepi logam untuk kekuatan EMC yang ditingkatkan.
• Clearance Solder Mask: Jika clearance dan ketebalan tambahan diperlukan untuk solder mask, ini akan meningkatkan biaya.

Fitur khusus memerlukan keterampilan spesial. Jika desain Anda melibatkan detail yang sulit untuk diproduksi dan bukan jenis detail yang routinely dirakit oleh pembuat PCB, ini dapat membatasi jumlah orang yang dapat bekerja pada produksi. Ini, pada gilirannya, dapat menyebabkan produksi yang lebih memakan waktu. Jika produksi keseluruhan memerlukan jam tambahan untuk selesai, papan Anda akan lebih mahal pada akhirnya.

Alat khusus sering diperlukan untuk desain papan unik. Jika papan membutuhkan banyak lubang dalam ukuran tidak biasa yang tidak cocok dengan salah satu diameter standar, perusahaan yang menangani pesanan Anda mungkin perlu memperoleh instrumen yang diperlukan dan menagih Anda atas biaya yang terlibat. Secara alternatif, Anda mungkin diminta untuk menyediakan alat yang diperlukan untuk permintaan desain khusus. Ini adalah perjanjian yang harus ditetapkan sebelum kontrak apa pun dengan pembuat PCB.

Untuk menghindari biaya yang sangat tinggi yang mungkin timbul dari permintaan desain PCB unik, hitung potensi harga desain Anda sebelum produksi. Tentukan spesifikasi khusus desain dan langkah yang diperlukan untuk mewujudkannya. Pastikan detail-detail ini dipahami oleh pembuat PCB untuk menghindari coba-coba yang mahal.

PCB dengan Berbagai Desain dari Millennium Circuits Limited

Sifat material PCB dapat secara signifikan mempengaruhi biaya rangkai, seperti halnya ukuran papan dan jumlah lapisan yang terlibat. Untuk menjaga biaya tetap pada tingkat yang wajar, selalu lebih baik untuk membandingkan material PCB terlebih dahulu untuk melihat apa yang akan terbaik untuk desain Anda.

Di Millennium Circuits, kami bekerja dengan setiap pelanggan untuk memastikan mereka mendapatkan papan yang mereka butuhkan, dengan cara yang mereka butuhkan. Hubungi kami hari ini untuk penawaran untuk spesifikasi Anda.