一枪一个准!寻找PCBA电子组件的降本点

原创 阿昆谈DFM 2025-03-08 00:00

            有人问阿昆,你天天东拆西拆的,看你拆的很热闹,但我好像看完没什么收获,能不能给点有用的干货?

           那今天就输出一个干货,教你识别PCBA组件上的降本点,让你在不管是设计上、还是成本管理上评审上都有很大帮助。

什么是PCBA

PCBA就是指电路板组件,通俗的解释就是把电子元件焊接在PCB电路光板上之后,这一整块带元件的PCB就是一个PCBA。

上图就是从裸板PCB到PCBA.

而我今天聊的就是我们要从哪些角度来寻找PCBA上的降本点,最终实现利润最大化

1、PCB光板

一、pcb板的尺寸是不是还能明显缩小

这个不用教吧,电路板的尺寸小,成本肯定低。

有的电路设计可能是因为工程师水平问题或其它原因,空间利用率很低,导致板材成本浪费。

特别是板层越多,成本越明显

二、pcb的层数是否合理,越多层,越贵

      pcb层数越高,价格越贵

      用多少层一方面和器件密度有关,另一方面和工程师水平也有关系,有些高密度板是必需要用四层板或6层板才能设计,但也有一些电路板只要工程师水平高,用心设计,不用多层也能搞定。

当年工程师就是将四层交换机优化成了2层pcb设计,当然这只是一个百兆交换机。

这种评估需要经验丰富才可行。

三、pcb板材是否选用合理

我们用的最多的就是FR4板材(平时看到的绿色的那种),更贵的板是一些高频板,高TG值的板,成本都是不一样,也是可以根据实际要求选择。

上图是DVD里的一个音频板,因为电路非常简单,也是家电产品,就用这种非常低端的纸板,批量的话,成本也是不可忽视。如果一些简单的电路是可以考虑这种板材的(包括开关电源板用的那种板材)。

像这种小板是可以用这一种板使用,没有任何问题。

(能用FR1的纸板,就不用FR4板,能用硬板就不要用软板、能用软板就不要用软硬结合的板)

四、异形pcb有无考虑拼板设计问题

对于有缺口板的pcb,,尽可能考虑如果利用缺口,让尺寸变小。

因为pcb的成本是按面积来算,再大的缺口,都是按面积算价格,不利用就浪费了

要尽可能想办法把一套板如何拼起来,充分利用缺口面积。比如这种L型板,就可以考虑2个板来导扣拼板来生产,不仅板材节省了,生产效率也提高了。

上图就是2块板拼在一起,充分利用缺口,补成一个方形。

五、PCB的表面处理选择(沉金和OSP成本相差很大)

pcb最常用的表面处理有三种:OSP、喷锡、沉金、

其中OSP成本最便宜、其次喷锡板最普通价格一般,最贵的是沉金。

如果电路板不是什么高频电路、上面也没有小间距的器件,那就不要用沉金工艺,优选OSP工艺价格最低,也最平整,只是焊接次数保存时间上不如其它,只要这能控制好,就问题不大。

有的公司的电路板明明是一个很普通的电路,但是选择沉金表面处理,那量产起来浪费大量钱,可惜。

六、pcb的过孔尺寸是否存在影响成本的小孔径

孔越小,钻孔难度起大,容易报废钻头,所以成本也高,而且另一方面,孔小理论上对于可靠性也不好。

一个pcb上哪怕有一万个孔,也不能有一个是明显超出板厂正常能力的情况

1.6MM厚的板,一般最小孔径就就0.2mm,小于0.2是绝对不行,成本会直接线升难度非常大。可能的情况下尽量设计成0.25MM, 如果全板上2000个孔是0.25MM,只有一个是0.2甚至0.18MM,那么也要把这一个孔改过来。

另一方面,尽量减少孔径总类,有些pcb板上,各类孔径的过孔,实际好多过孔是可以统一起来,这样减少总类

可能有人会说这么多孔怎么识别,pcb软件是可以查看所有过孔孔径及数量。

七、pcb的线宽线距、焊环大小、阻焊等是否是常规参数

越高难度的制作工艺,就会带来越高的制造成本,所以在没有特别情况下我们都不要去挑战板厂极限工艺

一般用专业的DFM软件来检查这些问题,并调整。

2、PCBA制造工艺

一、电子元件的封装是否选择可以实际自动化的组装

比如能用贴片电阻,就尽量不要用直插电阻,能够自动化组装,那焊接成本就低,同时质量问题也少。

二、元件布局有没有影响到返工、维修问题

一些元件的布局位置要考虑后面万一出问题的一个可维修性,难以维修甚至无法维修,这些都是影响成本。

三、pcb上有无其它影响生产效率或质量的DFM问题(如丝印、MARK点、工艺边)

不好的设计会导致容易出现边焊接短路、连线、加工效率低,易出错、需要多开没必要的治具等,这些最后都是成本提升的表现。

设计不好,就会导致需要开治具焊接才能解决,甚至治具要求高,导致成本进一步上升等等。或者焊接不良仍然非常多,导致成本增加。

四、工艺路线

PCBA加工一般根据元件封装的类型和布局位置来决定贴片、插件、正反面组装焊接的先后顺序,这就是指PCAB工艺路线

最好的肯定是单面全是贴片,只要贴一次就好了

要么就是全是插件,这样只要波峰焊就行了,当然全是插件,现在电子产品不多,简单的产品会有,而且插件大部分是人插,成本非常高,

2面贴片就要做2个钢网,但只要是能全贴片不做其它,这种一般来说都是可以降低成本。

能设计成全贴片就尽量贴片,不要引入需要人工才能焊接的物料

这种混装最主流,又要焊接贴片,还要焊插件,费时费力

工艺路线的设计对于,但是这个不能强求,只能在可能的范围尽量注意选最合适的路线设计,比如一个板上只有一个插件,其它全是贴片,那一般建议想办法可以把这个插件改贴片,实在改不了那就只能波峰焊或手焊。成本就会增加。

3、电子元件物料

一、有没有可以删除不用的器件

比如有一些物料在板上根本没有作用,或者只是样板期间测试用的物料,比如插针,开关等,量产用不上,但是没有注意到还保留在量产中,这就浪费非常大。

比如滤波电容只有3个就好了,结果放了5个,这就可以分析必要性。

二、有没有订制器件物料

订制就意味着可能贵、不通用,尽量不要选用,看能否想其它办法解决

三、有没有可以统一的器件物料,减少单板上的物料总类

比如一些电容能不能统一,板上一些同样是10uF电容,有0603 0402 能不能统一成一种。 led用的1.5K限流电阻能不能用板上大量用的3.3K代替,减少总类。

四、有没有可以降额使用的器件

工作电压只有5v,但电容全是用的是25V甚至35V,有没有必要,是不是换成10V或16V来降低成本。

这个地方电阻功率1W就行了,有没有必要用5V这么大。

充电芯片一定要用SOP8的tp4056大电流吗,能不能用SOT23-5小电流充电芯片

这个地方电池只有几十MA,用小电流的78L05就行了,没有必要用1.5A的7805

五、有没有更便宜的器件代替,一样满足使用要求和设计寿命

这个产品一定要用欧姆龙的国际品牌继电器?能不能用国内一线宏发,甚至其它二三线品牌继电器?

单片机一定要用st品牌?当前台湾如新唐或内地品牌能不能使用?

(如国产代替进口,或国产间其它更便宜的型号)

六、能否用软件来解决代替硬件部分

 某一块电路能不能用软件代替,比如通过单片机来就可以代替一些独立的控制芯片。

     如上图,早期是用了2个独立芯片加一个单片机实现功能,而实际用一个单片机就能代替2个独立芯片,只要选一个IO多一点的单片机即可,算下来硬件成本少了非常多。

以上只是一些思路,针对物料选型问题,一定要有电路板的物料BOM清单、电路原理图、再喊上设计的工程师一起来分析研究讨论,才能达到最合理的降本效果。

因为有些问题比如能不能删除,能不能改动还需要了解设计者当时的想法出发点,或其它不知道的背景,甚至还要测试验证才知道,才能合理的优化降本。

4、三防处理

      有些电子设备使用的环境恶劣,需要对PCBA表面做一些三防工艺处理,以用来防潮、防霉、防水、防静电等等

      但是有一些电子产品使用环境很正常,比如机顶盒、路由器,他并不需要做三防,所以一定要结合产品的实际使用环境和质量要求来处理。

    所以正常识别使用环境再来选择合适的三防处理很重要

      一般会有如下几种三防处理方式,可以根据实际应用情况来选择

4.1、电路板灌胶

这种方式是成本最高,工艺也复杂,但保护质量最好,如果产品不仅有防潮的要求,还要防振,那么考虑灌胶。

4.2、涂三防漆

和灌胶比,这处更应用更广一点,除了防振没有灌胶好,其它基本是一样,成本更低。

缺点就是整块pcb不管要不要刷三防的位置都刷了,没有针对性的保护,会存在 一定成本浪费。

4.3选择性三防漆涂覆

    只针对非常重要的零件局部进行三防处理,比如一些敏感的器件、阻容、芯片等。

这种就会相对整板不分轻重的涂三防来说,这个选择性的操作可以更节省涂覆时间和材料,也更有降本效果,因为明确 了真正要保护的地方。

4.4、复合三防

如果某个零部件或芯片有更特别要求,需要保护,还可以针对性的点胶,效果会比只涂三防更好

     但实际有没有必要还是要分析保护的地方是不是真的容易受到伤害(如震动、潮湿等)

    不管哪种三防都要考虑后面的维护,所以电路板要不要三防,如何三防,谨慎选择。

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阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
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