As cotações de placas de circuito impresso (PCB) costumam incluir vários componentes de custo diferentes.
O preço da fabricação da placa de circuito impresso principal costuma ser fácil de entender.
Os custos com ferramentas são menos evidentes.
Uma cotação pode conter termos como:
- Ferramentas
- Configuração
- Ferramentas de perfuração
- Roteamento
- Dispositivo de teste
- Taxa de engenharia
- Preparação da produção
Esses custos não representam necessariamente o custo físico da placa de circuito impresso (PCB) pronta.
Elas estão relacionadas à preparação do processo de fabricação.
No caso de um grande pedido de produção, as ferramentas podem representar apenas uma pequena parcela do custo total por placa.
No caso de um pequeno pedido de protótipos, o mesmo custo fixo pode ter um impacto muito maior no preço unitário.
Compreender essa diferença facilita a avaliação das cotações de placas de circuito impresso.
Índice
O que significa “ferramentas para PCB”?
Por “ferramentas para PCB” entende-se, em geral, as ferramentas, os dispositivos de fixação, os programas ou os preparativos de produção necessários para fabricar e testar uma placa de circuito impresso específica.
Dependendo do processo de fabricação, isso pode incluir:
- Preparação da broca
- Configuração de roteamento
- Furos para ferramentas
- Dispositivos de produção
- Dispositivos de teste elétrico
- Programas de teste
- Preparação do painel
Nem toda placa de circuito impresso requer o mesmo conjunto de ferramentas.
Uma placa simples de duas camadas com orifícios de passagem padrão pode ter uma preparação para produção relativamente simples.
Uma placa de circuito impresso (PCB) complexa de múltiplas camadas, com perfuração, fresagem ou testes elétricos especiais, pode exigir um trabalho de preparação consideravelmente maior.
As ferramentas para placas de circuito impresso não representam um custo único
Um dos motivos pelos quais as taxas de ferramentas podem causar confusão é que o termo abrange diversas atividades diferentes.
Ferramentas de fabricação
Isso pode incluir a preparação para:
- Perfuração
- Roteamento
- Imagens
- Panelização
- Processamento mecânico
Ferramentas para testes elétricos
Se os testes elétricos exigirem um equipamento específico, poderá haver um custo adicional relacionado a esse equipamento ou à sua instalação.
Ferramentas de montagem
Para projetos que envolvam montagem, pode ser necessário o uso de ferramentas adicionais para:
- Impressão de pasta de solda
- Suporte da diretoria
- Dispositivos de montagem
- Dispositivos de teste
O escopo exato depende do processo de produção.
Para elaborar um orçamento de fabricação de placas de circuito impresso, é útil determinar quais custos de ferramentas se aplicam efetivamente à placa em branco.
Por que os custos com ferramentas são mais visíveis em pedidos de protótipos
Suponha que a instalação de uma linha de produção custe US$ 100.
Se o pedido contiver:
10 placas de circuito impresso
A configuração representa:
US$ 10 por placa
Se o pedido contiver:
1.000 placas de circuito impresso
essa mesma configuração representa:
US$ 0,10 por placa
O custo real de produção é mais complexo, mas o princípio é importante.
Os custos fixos têm um impacto muito maior nas encomendas de baixo volume.
Essa é uma das razões pelas quais um protótipo de placa de circuito impresso pode ter um preço unitário relativamente alto, mesmo quando a placa em si não é particularmente cara.
Essa relação também é explicada em Custo do protótipo de placa de circuito impresso.
A perfuração pode afetar os requisitos de ferramentas
A perfuração é um dos processos fundamentais na fabricação de placas de circuito impresso.
Os dados de produção devem definir:
- Localização dos buracos
- Tamanhos dos furos
- Tipos de furos
- Furos revestidos
- Furos sem revestimento
Uma placa de circuito impresso multicamadas convencional pode utilizar perfuração mecânica padrão.
Projetos mais complexos podem exigir:
- Orifícios mecânicos muito pequenos
- Perfuração a laser
- Perfuração reversa
- Estruturas especiais via
À medida que a estrutura de perfuração se torna mais complexa, a preparação para a fabricação se torna mais exigente.
Isso não significa que todo pequeno furo gere uma alta taxa de ferramentas.
O efeito depende de todo o processo de fabricação.
Roteamento e Ferramentas Mecânicas
O roteamento é utilizado para criar:
- Contornos da placa
- Caça-níqueis
- Recortes internos
- Formas irregulares
- Recursos de desmontagem de painéis
O contorno da placa é, portanto, relevante tanto para a fabricação quanto para a produção de ferramentas.
Uma placa de circuito impresso retangular simples normalmente pode ser processada de maneira diferente de uma placa que possua:
- Várias ranhuras internas
- Bordas curvas
- Extensões estreitas
- Recortes complexos
Quando o projeto mecânico é complexo, o tempo de roteamento e os requisitos de ferramentas podem aumentar.
Furos para ferramentas
Os furos de fixação são utilizados para posicionar e manusear os painéis durante a fabricação ou montagem.
Eles podem ajudar com:
- Alinhamento da máquina
- Posicionamento do painel
- Montagem SMT
- Inspeção
A localização deles deve ser considerada em conjunto com o projeto geral do painel.
Eles não devem interferir em:
- Componentes
- Cobre
- Bordas da placa
- Características de montagem
No caso de painéis de produção, os orifícios para ferramentas podem passar a fazer parte da estrutura padrão de fabricação.
Dispositivos de teste elétrico
Os testes elétricos são diferentes da inspeção visual.
Um dispositivo de fixação pode ser utilizado para estabelecer contato elétrico com pontos de teste específicos na placa de circuito impresso.
Dependendo do método de teste, o fabricante pode precisar de:
- Um suporte específico
- Sondas de teste
- Um programa de teste
- Definições de pontos de teste
Para pequenas quantidades de protótipos, o custo de um dispositivo de teste dedicado pode ser significativo em relação ao preço da placa.
No caso de produções recorrentes em maior escala, esse mesmo custo com os gabaritos pode ser distribuído por várias placas.
Toda placa de circuito impresso precisa de um dispositivo de teste?
No.
O método de ensaio adequado depende de:
- Quantidade
- Risco do produto
- Complexidade da placa de circuito impresso
- Requisitos de teste
- Requisitos de qualidade do cliente
Alguns projetos de protótipos podem recorrer a métodos alternativos de inspeção ou teste, em vez de fazer um investimento significativo em equipamentos de teste específicos.
Para produções em maior volume, a realização de testes elétricos específicos pode se tornar mais econômica.
O importante é adequar o método de teste às reais necessidades de produção.
Custo de ferramentas e quantidade de placas de circuito impresso
A quantidade é uma das variáveis mais importantes na avaliação de ferramentas.
Considere um exemplo simplificado:
| Quantidade do pedido | Custo de ferramentas | Custo de ferramentas por PCB |
|---|---|---|
| 10 | $100 | $10.00 |
| 100 | $100 | $1.00 |
| 1,000 | $100 | $0.10 |
| 10,000 | $100 | $0.01 |
O custo das ferramentas, por si só, não sofreu alterações neste exemplo simplificado.
Isso teve impacto no preço unitário.
É por isso que um cliente não deve avaliar uma taxa de ferramentas apenas pelo seu valor absoluto.
A pergunta mais pertinente é:
Em que medida o custo das ferramentas contribui para o custo total por PCB?
Custo de ferramentas x custo de engenharia
Esses termos às vezes são confundidos, mas não são necessariamente a mesma coisa.
Custo de ferramentas
Geralmente se refere à preparação física ou específica do processo.
Alguns exemplos incluem:
- Calendário de jogos
- Preparação da broca
- Configuração de roteamento
- Dispositivos de teste
Custo de engenharia
Geralmente se refere à preparação técnica.
Alguns exemplos incluem:
- Avaliação da Gerber
- Análise de DFM
- Preparação da CAM
- Verificação de dados de fabricação
- Análise do Stackup
Um orçamento pode agrupar esses custos em uma única taxa de engenharia ou de configuração.
Ao comparar cotações, vale a pena perguntar o que está incluído, em vez de presumir que a terminologia é a mesma.
Por que duas cotações de placas de circuito impresso podem apresentar custos de ferramentas diferentes
Diferentes fabricantes podem utilizar diferentes sistemas de produção.
Por exemplo, uma cotação pode incluir os custos com ferramentas no preço básico de fabricação.
Outro pode listá-lo separadamente.
Uma terceira empresa pode isentar certos custos de configuração para quantidades específicas de pedidos.
Portanto:
Separate tooling charge ≠ automatically higher total cost
A única comparação significativa é o custo final sob requisitos técnicos equivalentes.
Para uma comparação mais abrangente de cotações, consulte Por que os orçamentos de placas de circuito impresso variam tanto.
Guia prático: Como avaliar o custo de ferramentas para placas de circuito impresso
Passo 1: Identifique o que a cobrança abrange
Pergunte se a taxa de ferramentas está relacionada a:
- Fabricação
- Perfuração
- Roteamento
- Testes elétricos
- Montagem
- Engenharia
Não compare uma taxa de ferramentas destinada exclusivamente à fabricação com um orçamento que inclua vários serviços.
Passo 2: Verifique se se trata de um custo único
Alguns custos com ferramentas estão associados à configuração inicial da produção.
Se a mesma placa de circuito impresso for encomendada novamente, talvez não seja necessário recriar as ferramentas.
No entanto, isso depende do processo de fabricação e de eventuais alterações nos dados de produção ou nos gabaritos.
Etapa 3: Divida o custo pela quantidade
Calcule:
Tooling cost per PCB = tooling cost ÷ order quantity
Isso mostra rapidamente o quanto a taxa de ferramentas é realmente importante.
Etapa 4: Comparar o custo total
Não se concentre apenas na linha de ferramentas.
Compare:
Fabricação de placas de circuito impresso + ferramentas + testes + envio
de acordo com a mesma especificação técnica.
Etapa 5: Verifique se o ferramental é realmente necessário
Pergunte se o aplicativo exige:
- Testes elétricos específicos
- Roteamento especial
- Perfuração especial
- Acessórios personalizados
Se um determinado processo não for necessário, talvez seja possível simplificar a configuração da produção.
É possível reduzir os custos com ferramentas para placas de circuito impresso?
Às vezes.
A primeira oportunidade geralmente consiste em evitar processos especiais desnecessários.
Utilizar recursos padrão de fabricação
Os tamanhos padrão dos orifícios, as geometrias das pistas e as dimensões da placa podem simplificar a produção.
Evite complexidade mecânica desnecessária
Se o projeto mecânico permitir, contornos mais simples da placa podem reduzir os requisitos de roteamento.
Otimizar a painelização
Um bom projeto de painel pode reduzir o número de operações de produção por placa de circuito impresso utilizável.
Correlacionar os testes com o risco de produção
Não especifique um dispositivo de teste complexo se o produto não exigir esse nível de teste.
Ao mesmo tempo, os testes obrigatórios não devem ser eliminados apenas para reduzir custos.
O custo das ferramentas não deve ser otimizado em detrimento da qualidade
Há uma distinção importante entre reduzir o uso de ferramentas desnecessárias e eliminar controles de fabricação necessários.
Por exemplo, eliminar um recurso mecânico desnecessário pode ser uma medida útil de otimização de custos.
Mas eliminar um teste elétrico que é importante para um produto de alto risco é uma decisão diferente.
A pergunta correta é:
Essa atividade de ferramentas controla uma exigência real de fabricação ou do produto?
Se sim, seu custo deve ser avaliado como parte dos requisitos de qualidade, em vez de ser tratado como uma despesa geral desnecessária.
Ferramentas e pedidos repetidos de placas de circuito impresso
A repetição da produção altera a viabilidade econômica.
Assim que o projeto da placa de circuito impresso e o processo de fabricação estiverem estabilizados, o fabricante já poderá ter:
- Dados de produção
- Dados de perfuração
- Dados de roteamento
- Configuração do painel
- Informações sobre o teste
Isso pode reduzir o tempo de preparação necessário para pedidos posteriores.
No entanto, não se deve presumir que as ferramentas permaneçam válidas para sempre.
Alterações em:
- Revisão da placa de circuito impresso
- Esboço do quadro
- Pontos de teste
- Configuração do painel
- Processo de fabricação
pode exigir uma atualização na preparação ou nas ferramentas.
O que acontece quando a revisão da placa de circuito impresso (PCB) é alterada?
Uma revisão da placa de circuito impresso (PCB) pode afetar os requisitos de ferramentas.
Por exemplo, alterando:
- Posições dos buracos
- Esboço do quadro
- Pontos de teste
- Caça-níqueis
- Disposição dos painéis
pode ser necessário atualizar os dados de produção.
Uma pequena alteração elétrica pode não exigir, necessariamente, o uso de ferramentas totalmente novas.
Pode ocorrer uma alteração mecânica ou relacionada a testes.
É por isso que o controle de revisões é importante no gerenciamento da produção recorrente de placas de circuito impresso.
Como as ferramentas de fabricação se encaixam no custo total da placa de circuito impresso
Uma maneira útil de analisar a estrutura de custos é:
Custo total da placa de circuito impresso
→ Material
→ Fabrication
→ Surface finish
→ Tooling/setup
→ Testing
→ Packaging
→ Shipping
O ferramental é apenas um dos componentes.
Sua importância depende muito da quantidade do pedido e da complexidade da placa de circuito impresso.
No caso de protótipos, isso pode ser relativamente perceptível.
Na produção em grande escala, isso pode representar uma parcela muito pequena do custo unitário.
PERGUNTAS FREQUENTES
O custo das ferramentas para placas de circuito impresso (PCB) abrange a preparação para a fabricação, como perfuração, fresagem, dispositivos de fixação, preparação de painéis ou dispositivos de teste elétrico, dependendo do projeto.
Isso pode ocorrer, especialmente no caso de um dispositivo de fixação específico ou de uma configuração inicial de produção. No entanto, pode ser necessário atualizar as ferramentas caso haja alterações na revisão da placa de circuito impresso ou nos requisitos de fabricação.
Isso porque os custos fixos são distribuídos por um número reduzido de placas. O mesmo custo de ferramentas tem um impacto muito menor quando milhares de placas de circuito impresso são produzidas.
Alguns custos com ferramentas podem estar incluídos no preço básico de fabricação ou ser evitados por meio de processos padronizados, mas os preparativos necessários para a fabricação e os testes não podem simplesmente ser eliminados.
Verifique o que cada cotação inclui, se a cobrança é única ou recorrente, e compare o custo total de entrega com base nas mesmas especificações técnicas.
Conclusão
As ferramentas para placas de circuito impresso fazem parte da estrutura de custos de fabricação, mas não devem ser consideradas como uma sobretaxa isolada.
Seu impacto depende principalmente de:
- Complexidade da placa de circuito impresso
- Processo de fabricação
- Requisitos de teste
- Quantidade produzida
- Configuração do painel
- Independentemente de o pedido ser um protótipo ou uma produção recorrente
No caso de pequenos pedidos de protótipos, as ferramentas de fabricação podem ter um efeito perceptível no preço efetivo por placa.
Em lotes de produção maiores, o mesmo custo fixo é distribuído entre muitas unidades.
Ao comparar cotações de placas de circuito impresso (PCB), a melhor abordagem é entender o que a taxa de ferramentas abrange, determinar se ela é necessária para a aplicação e comparar os custo total sob requisitos de fabricação equivalentes em vez de se concentrar em uma única linha da citação.
Isso também facilita a identificação de oportunidades reais de redução de custos, sem eliminar os controles de fabricação que são importantes para a qualidade e a confiabilidade das placas de circuito impresso.
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