การวิเคราะห์ต้นทุน PCB ต่อบอร์ดและต้นทุน HDI โดยไม่ใช้ข้อมูลอ้างอิง

ราคาของแผงวงจรพิมพ์แบบมีรูเจาะทะลุ ( Blind via PCB)แตกต่างจากแผงวงจรพิมพ์แบบมีรูทะลุมาตรฐาน เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการผลิต ไม่ใช่วัสดุ คือปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อต้นทุน ตัวแปรสามอย่างคิดเป็น 50–65% ของต้นทุนต่อหน่วยทั้งหมด ได้แก่ วิธีการเจาะ (เลเซอร์เทียบกับแบบกลไก) จำนวนรอบการเคลือบ (ซึ่งกำหนดประเภท HDI) และข้อกำหนดการเติมรูเจาะทะลุ (ไม่เติม เทียบกับปลั๊กเรซิน เทียบกับเติมทองแดง) แผงวงจร HDI ประเภท III ที่มีรูเจาะทะลุขนาดเล็กแบบเรียงซ้อนที่เติมด้วยทองแดงบนพื้นที่ 100×100 มม. มักมีราคาแพงกว่าแผงวงจร 6 ชั้นมาตรฐานที่มีขนาดเท่ากันถึง 5–6 เท่า ไม่ใช่เพราะวัสดุมีราคาแพงกว่า 5 เท่า แต่เป็นเพราะต้องใช้รอบการเคลือบต่อเนื่องสี่ถึงหกรอบ โปรแกรมการเจาะด้วยเลเซอร์เฉพาะ และการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ในทุกขั้นตอน ในทางกลับกัน การออกแบบ HDI ประเภท I ที่มีรูเจาะทะลุขนาด 0.20 มม. แบบไม่เติมที่เจาะด้วยกลไกบนชั้นนอก จะเพิ่มต้นทุนเพียง 30–40% เมื่อเทียบกับแผงวงจรมาตรฐานที่มีขนาดเท่ากัน ช่วงราคาที่ต่างกันระหว่างผลลัพธ์ทั้งสองนี้ไม่ใช่ตัวแปรด้านราคาของผู้จำหน่าย แต่เป็นตัวแปรทางวิศวกรรม และสามารถควบคุมได้อย่างเต็มที่ในขั้นตอนการออกแบบ

รับม่านโปร่งแสงผ่านการกำหนดราคา PCB

1. ปัจจัยใดกำหนดราคาแผงวงจรพิมพ์แบบปิดทึบ: การวิเคราะห์โครงสร้างต้นทุน

บนแผงวงจรพิมพ์แบบรูทะลุมาตรฐาน ต้นทุนจะขึ้นอยู่กับพื้นที่ของแผงวงจร จำนวนชั้น และวัสดุเป็นหลัก ส่วนบนแผงวงจร HDI แบบรูเจาะซ่อน ต้นทุนจะขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของกระบวนการผลิตมากกว่าวัสดุ โครงสร้างต้นทุนสามารถแบ่งออกได้ดังนี้

การเจาะรู (25–40% ของต้นทุนทั้งหมด) ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเครื่องเจาะเลเซอร์อยู่ที่ 80–250 ดอลลาร์ต่อแผง โดยไม่คำนึงถึงจำนวนรูเจาะ และมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม 0.008–0.025 ดอลลาร์ต่อรูเจาะ ส่วนค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเครื่องเจาะแบบกลไกอยู่ที่ 15–50 ดอลลาร์ต่อแผง โดยมีค่าใช้จ่ายต่อรูเจาะ 0.002–0.008 ดอลลาร์ สำหรับแผงที่มีรูเจาะขนาดเล็กจำนวนมาก ค่าใช้จ่ายในการเจาะรูเพียงอย่างเดียวอาจคิดเป็น 35% หรือมากกว่าของต้นทุนต่อหน่วย

รอบการเคลือบ (15–25% ของต้นทุนทั้งหมด)แต่ละรอบการเคลือบเพิ่มเติมจะเพิ่มเวลาในการพิมพ์ ขั้นตอนการจัดตำแหน่ง ต้นทุนวัสดุ และความเสี่ยงด้านผลผลิต HDI ประเภท I ต้องใช้การเคลือบสองรอบ HDI ประเภท III ที่มี vias ฝังอยู่ภายในต้องใช้สี่ถึงหกรอบ แต่ละรอบที่เพิ่มเข้ามาจะเพิ่มโอกาสในการเกิดข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งและการแยกตัวของชั้นเคลือบ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมแผงวงจรประเภท III จึงมีราคาแพงกว่าแผงวงจรพิมพ์มาตรฐานที่มีขนาดเดียวกันถึง 5–6 เท่า

การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์และการทดสอบทางไฟฟ้า (8–15% ของต้นทุนทั้งหมด)ไม่สามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของวงจรด้วยสายตาหรือด้วยวิธีการตรวจสอบแบบมาตรฐาน (AOI) ได้ การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์จะเพิ่มต้นทุน 3–12 ดอลลาร์ต่อแผงสำหรับการตรวจสอบแบบสุ่ม หรือ 8–15 ดอลลาร์ต่อแผงสำหรับการตรวจสอบ 100% การทดสอบทางไฟฟ้าด้วยหัววัดแบบเคลื่อนที่ได้จะเพิ่มต้นทุน 3–8 ดอลลาร์ต่อแผง สำหรับการผลิตในปริมาณน้อยหรือการผลิตระดับ Class 3 ต้นทุนการทดสอบต่อแผงจะสูงมาก

วัสดุ การสร้างภาพ การชุบ และกระบวนการภายนอก (ส่วนที่เหลือ 35–45%)ต้นทุนเหล่านี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับการกำหนดราคา PCB มาตรฐาน วัสดุพื้นฐานโดยทั่วไปคิดเป็น 15–25% ของต้นทุนทั้งหมด ซึ่งเป็นสัดส่วนที่น้อยกว่าในแผงวงจรมาตรฐาน ซึ่งยืนยันว่าความซับซ้อนของกระบวนการ ไม่ใช่วัสดุ คือตัวแปรควบคุมการกำหนดราคาของรูเจาะแบบซ่อน

1.1 การจำแนกประเภท HDI และตัวคูณราคา

การเปรียบเทียบต่อไปนี้ใช้ตัวอย่างที่ควบคุมได้: แผ่นขนาด 100×100 มม., 6 ชั้น, ความหนา 1.6 มม., ผิวสำเร็จ ENIG, จำนวน 100 ชิ้น, วัสดุ FR4 มาตรฐาน ราคาที่แตกต่างกันนั้นขึ้นอยู่กับรอบการเคลือบและต้นทุนการเจาะรูเป็นส่วนใหญ่ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้าง HDI แต่ละประเภทและผลกระทบต่อกระบวนการผลิต โปรดดูคู่มือโครงสร้าง HDI

1.2 ข้อมูลอ้างอิงต้นทุนต่อช่องทาง

ข้อกำหนดเกี่ยวกับการเติมวัสดุในรูเจาะมีผลกระทบต่อต้นทุนมากกว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะหรือวิธีการเจาะ รูเจาะที่เติมด้วยทองแดงและปรับพื้นผิวให้เรียบจะมีต้นทุนสูงกว่ารูเจาะขนาดเดียวกันที่ไม่ได้เติมวัสดุถึง 10-30 เท่า ควรระบุการเติมวัสดุเฉพาะในกรณีที่จำเป็นทางโครงสร้างเท่านั้น เช่น ตำแหน่งรูเจาะใต้แผ่นรอง BGA และ QFN และโครงสร้างไมโครเวียแบบซ้อนกันซึ่งชั้นการสร้างถัดไปจะเจาะทับลงไปโดยตรง

แผงวงจร HDI สำหรับสมาร์ทโฟนทั่วไปที่มีไมโครเวียขนาด 0.10 มม. จำนวน 800 รูที่เจาะด้วยเลเซอร์โดยไม่เติมสารใดๆ จะมีค่าใช้จ่ายในการเจาะรูอยู่ที่ 12–28 ดอลลาร์สหรัฐฯ ก่อนการเคลือบ การใช้วัสดุ หรือกระบวนการอื่นๆ การเพิ่มสารทองแดงและการปรับพื้นผิวให้เรียบในไมโครเวียทั้ง 800 รูนั้น จะเพิ่มค่าใช้จ่ายอีก 160–480 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อแผงวงจร ซึ่งมักจะสูงกว่าต้นทุนการผลิตขั้นพื้นฐานเสียอีก

2. การเจาะด้วยเลเซอร์เทียบกับการเจาะด้วยเครื่องจักร: โครงสร้างต้นทุนและหลักเกณฑ์ในการเลือก

การเลือกใช้ระหว่างการเจาะด้วยเลเซอร์และการเจาะด้วยเครื่องจักรนั้น ขึ้นอยู่กับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นอันดับแรก สำหรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต่ำกว่า 0.20 มม. การเจาะด้วยเครื่องจักรนั้นทำได้ยากและไม่น่าเชื่อถือ การเจาะด้วยเลเซอร์จึงเป็นวิธีเดียวที่ทำได้ สำหรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ 0.20 มม. ขึ้นไป และอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง (aspect ratio) ที่ 5:1 หรือต่ำกว่า การเจาะด้วยเครื่องจักรนั้นสามารถทำได้และมีราคาถูกกว่ามาก การทำความเข้าใจว่าแต่ละวิธีเหมาะสมกับงานประเภทใดนั้นเป็นสิ่งสำคัญในการประเมินว่าใบเสนอราคานั้นถูกต้องหรือไม่

2.1 โครงสร้างต้นทุนการเจาะด้วยเลเซอร์

การเจาะด้วยเลเซอร์ CO₂ และ UV เป็นวิธีการมาตรฐานสำหรับไมโครเวียที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ≤0.15 มม. ต้นทุนของวิธีการนี้ประกอบด้วยสองส่วนที่มีพฤติกรรมแตกต่างกันไปตามปริมาตร

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง: 80–250 ดอลลาร์ต่อแผงโดยไม่คำนึงถึงจำนวนรูเชื่อมต่อ (via count) ในกรณีที่จำนวนรูเชื่อมต่อต่ำ ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งจะสูงกว่ามาก โดยแผงที่มีรูเชื่อมต่อ 50 รู จะมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง 1.60–5.00 ดอลลาร์ต่อรู ส่วนแผงที่มีรูเชื่อมต่อ 2,000 รู จะมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเพียง 0.04–0.13 ดอลลาร์ต่อรูเท่านั้น

ต้นทุนการประมวลผลต่อรู: 0.008–0.025 ดอลลาร์สหรัฐต่อรูขึ้นอยู่กับชนิดของลามิเนต น้ำหนักของแผ่นฟอยล์ทองแดง เส้นผ่านศูนย์กลางของรู และจำนวนพัลส์เลเซอร์ที่จำเป็นในการเจาะแต่ละชั้น ลามิเนตที่แข็งกว่า เช่น วัสดุที่มีค่า Tg สูงและวัสดุที่เติมเซรามิก จะต้องใช้พัลส์มากขึ้นและมีต้นทุนต่อรูสูงกว่า

ต้นทุนที่เกิดจากข้อจำกัดด้านกำลังการผลิต การเจาะด้วยเลเซอร์มีข้อจำกัดด้านเวลา ไม่ใช่จำนวนรู แผงที่มีรูเจาะ 2,000 รู อาจต้องใช้เวลาเลเซอร์เฉพาะ 30-60 นาที ในช่วงเวลาที่มีการผลิตสูงสุด ปัญหาคอขวดด้านกำลังการผลิตจะส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม 15-30% เมื่อระยะเวลานำส่งสั้นลง

2.2 โครงสร้างต้นทุนการเจาะเชิงกล

การเจาะรูแบบควบคุมความลึกด้วยกลไกใช้ได้กับรูเจาะแบบปิดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสำเร็จรูป ≥0.20 มม. และอัตราส่วนความกว้างต่อความลึก ≤5:1 บนแผ่นวงจรมาตรฐาน 1.6 มม. วิธีนี้จำกัดความลึกของรูเจาะแบบปิดด้วยกลไกไว้ที่ประมาณ 0.8 มม. ซึ่งจะเจาะจากชั้น L1 ไปยังชั้น L4 หรือ L5 ในโครงสร้างหกชั้น แต่จะไม่ลึกไปกว่านั้น

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้ง: 15–50 ดอลลาร์ต่อแผงซึ่งต่ำกว่าเลเซอร์อย่างมาก เนื่องจากใช้การเขียนโปรแกรม CNC มาตรฐานโดยไม่ต้องปรับเทียบทางแสง

ค่าใช้จ่ายต่อรูเจาะ: 0.002–0.008 ดอลลาร์สหรัฐต่อรูเจาะการเจาะด้วยวิธีเชิงกลมีราคาถูกกว่าการเจาะด้วยเลเซอร์ 2–4 เท่าต่อรูเจาะ สำหรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เท่ากันในช่วงที่กำหนด

การสึกหรอของเครื่องมือดอกสว่านจำเป็นต้องเปลี่ยนหลังจากใช้งาน 2,000–8,000 ครั้ง ขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุเคลือบผิว สำหรับวัสดุแข็งที่มีจำนวนรูเจาะสูง การสึกหรอของเครื่องมือจะเพิ่มต้นทุนต่อรูเจาะที่สามารถวัดได้ ซึ่งผู้ผลิตจะนำมาพิจารณาในการกำหนดราคา

2.3 การเจาะแบบไฮบริด: การประยุกต์ใช้ทั้งสองวิธีในการออกแบบเดียว

การออกแบบ HDI ส่วนใหญ่มี vias สัญญาณที่มีระยะห่างแคบซึ่งต้องใช้การเจาะด้วยเลเซอร์ ควบคู่ไปกับ vias พลังงานและความร้อนขนาดใหญ่ที่ไม่ต้องใช้การเจาะด้วยเลเซอร์ การระบุให้ใช้การเจาะแบบกลไกสำหรับ vias ที่เข้าเกณฑ์ทุกตัว — เส้นผ่านศูนย์กลาง ≥0.20 มม. อัตราส่วนความกว้างต่อความยาว ≤5:1 — และใช้การเจาะด้วยเลเซอร์เฉพาะในส่วนที่จำเป็นเท่านั้น จะช่วยลดต้นทุนโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงการออกแบบใดๆ

ตัวอย่างการใช้งาน:แผงวงจร HDI ชนิด II แบบ 8 ชั้น มีรูเชื่อมต่อสัญญาณ 400 รู ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.15 มม. (ต้องใช้เลเซอร์) และรูเชื่อมต่อกำลังไฟ 150 รู ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.30 มม. (สามารถใช้กับระบบกลไกได้)

ต้นทุนเลเซอร์ล้วนๆ: 550 × 0.020 ดอลลาร์ = 11.00 ดอลลาร์/แผ่น
ต้นทุนแบบไฮบริด: (400 × $0.020) + (150 × $0.006) = $8.90 ต่อแผ่น
ประหยัดได้: 2.10 ดอลลาร์ต่อแผ่น (19%) เมื่อซื้อ 500 แผ่น จะประหยัดได้ 1,050 ดอลลาร์

2.4 เมื่อการเจาะด้วยเลเซอร์เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

ต้นทุนการเจาะด้วยเลเซอร์ที่สูงขึ้นนั้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในสี่กรณีดังต่อไปนี้:

• รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 0.20 มม. สว่านกลไกไม่สามารถสร้างรูปทรงรูหรือการชุบทองแดงที่สม่ำเสมอได้อย่างน่าเชื่อถือต่ำกว่าเกณฑ์นี้
• การเชื่อมต่อผ่านแผ่นวงจร (Via-in-pad) บน BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขาแคบ แผงวงจร BGA ที่มีระยะห่างระหว่างขา 0.40 มม. ต้องใช้รูเชื่อมต่อขนาด 0.15 มม. ลงบนแผ่นรองขนาด 0.25 มม. ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง (±0.025 มม. หรือดีกว่า) สามารถทำได้ด้วยการเจาะด้วยเลเซอร์บนแผงวงจรที่ลงทะเบียนตำแหน่งไว้แล้วเท่านั้น
• โครงสร้างไมโครเวียแบบเรียงซ้อน ไมโครเวียที่เจาะด้วยเลเซอร์มีอัตราส่วนความลึกต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 1:1 ทำให้สามารถเปลี่ยนผ่านระหว่างชั้นได้อย่างตื้น และสามารถวางซ้อนกันได้ระหว่างชั้นต่างๆ การเจาะด้วยวิธีเชิงกลไม่สามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่จำเป็นสำหรับการวางซ้อนกันได้อย่างน่าเชื่อถือ
• โดยมีค่าความหนาแน่นสูงกว่า 500 ต่อตารางนิ้ว ที่ความหนาแน่นระดับนี้ การเจาะด้วยเครื่องจักรจะทำให้แผงโก่งงอและเกิดการคลาดเคลื่อนสะสมจนทำให้ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งไม่เป็นที่ยอมรับ

3. วิธีที่จำนวน รูปทรงเรขาคณิต และข้อกำหนดการเติม มีผลต่อราคา

3.1 ระดับความหนาแน่นและการกำหนดราคาของผู้ผลิต

ความหนาแน่นของการเจาะส่งผลต่อราคาในสองด้าน คือ โดยตรงผ่านเวลาในการเจาะ และโดยอ้อมผ่านข้อกำหนดด้านการตรวจสอบและการจดทะเบียนที่เกี่ยวข้อง ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะปรับราคาตามความหนาแน่นเมื่อเกินระดับเกณฑ์ที่กำหนด

3.2 ไมโครเวียแบบเรียงซ้อนเทียบกับแบบสลับ: การตัดสินใจเรื่องต้นทุนการเติม

การเลือกใช้ไมโครเวียแบบเรียงซ้อนหรือแบบสลับกันนั้น เป็นหนึ่งในการตัดสินใจด้านต้นทุนที่มีผลกระทบต่อการออกแบบไมโครเวียในระบบ HDIมาก ที่สุด ไมโครเวียแบบเรียงซ้อนจะถูกเจาะผ่านชั้นวัสดุหลายชั้นที่ต่อเนื่องกันในตำแหน่ง XY เดียวกัน วิธีนี้ช่วยให้มีความหนาแน่นในการเดินสายสูงสุด แต่ต้องเติมและปรับพื้นผิวไมโครเวียแต่ละอันให้เรียบก่อนที่จะทำการเคลือบและเจาะชั้นวัสดุถัดไป ผลกระทบด้านต้นทุนนั้นสูงมาก: การเติมเรซินระหว่างขั้นตอนการเคลือบจะเพิ่มต้นทุน 0.05–0.15 ดอลลาร์ต่อไมโครเวีย การปรับพื้นผิวจะเพิ่มต้นทุน 1.50–5.00 ดอลลาร์ต่อแผง และอัตราของเสียในรอบแรกจะเพิ่มขึ้น 3–8% เนื่องจากความล้มเหลวของคุณภาพการเติมซึ่งจะตรวจพบได้หลังจากขั้นตอนการเจาะครั้งที่สองเท่านั้น

การใช้ไมโครเวียแบบสลับตำแหน่ง — โดยเว้นระยะห่างอย่างน้อย 0.25 มม. ระหว่างชั้น — ช่วยขจัดความจำเป็นในการเติมวัสดุทั้งหมด การสลับตำแหน่งทำให้ต้องใช้พื้นที่ในการเดินสายมากขึ้นเล็กน้อยสำหรับบริเวณที่ยึดแผ่นรองแบบเยื้องศูนย์ แต่จะช่วยหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการเติมวัสดุ ค่าใช้จ่ายในการปรับพื้นผิว และความเสี่ยงจากเศษวัสดุที่เกี่ยวข้องได้อย่างสมบูรณ์ สำหรับการออกแบบที่ใช้เวียแบบฝังในชั้นภายในด้วย เวียแบบฝังแต่ละคู่ชั้นจะเพิ่มขั้นตอนการเจาะรูและการชุบเพิ่มเติม ซึ่งเพิ่มต้นทุนการเคลือบอีก และยังเพิ่มความซับซ้อนของเวียแบบซ่อนอีกด้วย

ตัวอย่างการทำงาน: แผงวงจรที่มีรูเชื่อมต่อ (vias) เรียงซ้อนกัน 200 จุด บนชั้นโครงสร้างสามชั้น
เมื่อเติมวัสดุลงไป: 200 × 0.10 ดอลลาร์ = 20 ดอลลาร์ต่อแผ่น
จัดส่งแบบทยอยโดยไม่เติม: เพิ่มอีก $0
สำหรับการผลิตจำนวน 100 แผ่น: ประหยัดได้ 2,000 ดอลลาร์ โดยไม่เปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพทางไฟฟ้า เพียงแต่ปรับเปลี่ยนรูปทรงของเส้นทางการเดินสายเท่านั้น

3.3 การใช้ประโยชน์แผงและการกระจายผ่านช่องทางต่างๆ

การเจาะด้วยเลเซอร์ทำงานกับแผงวงจรทั้งหมด ไม่ใช่กับแผงวงจรแต่ละแผ่น แผงวงจรที่มีรูเจาะแบบปิดทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ที่มุม BGA จะทำให้เลเซอร์ต้องประมวลผลบริเวณนั้นด้วยความเข้มสูง ในขณะที่ส่วนที่เหลือของแผงวงจรถูกใช้งานน้อยลง ซึ่งจะลดประสิทธิภาพลงโดยไม่ลดเวลาหรือต้นทุน การกระจายรูเจาะให้สม่ำเสมอมากขึ้นทั่วพื้นที่แผงวงจร ในบริเวณที่การเดินสายอนุญาต สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเจาะแผงวงจรได้ 10-20% สำหรับแผงวงจรหลายแผ่น การหมุนแผงวงจรสลับกัน 180° จะช่วยปรับสมดุลความหนาแน่นของรูเจาะทั่วทั้งแผงวงจรและให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในระดับใกล้เคียงกัน

4. การกำหนดราคาตามปริมาณ การตัดจำหน่ายค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง และเศรษฐศาสตร์ของการสั่งซื้อซ้ำ

4.1 ปริมาณการซื้อช่วยลดราคาต่อหน่วยได้อย่างไร

กราฟราคาต่อหน่วยของแผ่นปิดตาที่ทำจากแผ่น HDI นั้นมีความชันสูงในช่วงปริมาณการผลิตต่ำ และจะแบนราบลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อผลิตเกิน 500 ชิ้น การลดราคาที่ชันที่สุด — 60–70% — เกิดขึ้นระหว่าง 5 ถึง 100 ชิ้น ซึ่งเกิดจากการตัดจำหน่ายค่าใช้จ่ายในการบูรณะและการปรับปรุงการใช้ประโยชน์จากแผ่นให้ดีขึ้นเกือบทั้งหมด ตั้งแต่ 100 ถึง 2,000 ชิ้น การลดราคาเพิ่มเติมอีก 30–40% มาจากการกำหนดราคาตามปริมาณวัสดุและการปรับการโหลดเครื่องอัดให้เหมาะสม เมื่อผลิตเกิน 2,000 ชิ้น การลดราคาจะลดลงเหลือ 5–15%

4.2 ต้นทุน NRE และผลกระทบต่อบอร์ดแต่ละบอร์ด

ค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำสำหรับแผงวงจร HDI แบบปิดรู (blind via HDI boards) ได้แก่ การออกแบบโครงสร้างและแบบจำลองอิมพีแดนซ์ (150–500 ดอลลาร์สหรัฐ) การสร้างโปรแกรมเจาะด้วยเลเซอร์ (100–300 ดอลลาร์สหรัฐ) การสร้างแม่พิมพ์ภาพถ่ายสำหรับทุกชั้น (80–200 ดอลลาร์สหรัฐ) และการผลิตอุปกรณ์ทดสอบ (50–150 ดอลลาร์สหรัฐ) โดยทั่วไปแล้ว ค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำทั้งหมดจะอยู่ที่ 380–1,150 ดอลลาร์สหรัฐ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของแผงวงจร เมื่อขอใบเสนอราคา PCB แบบปิดรูจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องระบุประเภท HDI และรูปแบบการเชื่อมต่อรูอย่างแม่นยำ หากไม่มีข้อมูลนี้ ผู้ผลิตจะไม่สามารถจัดสรรค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมที่ไม่เกิดขึ้นซ้ำหรือค่าใช้จ่ายในการเจาะได้อย่างถูกต้อง และคำขอที่ไม่ชัดเจนมักส่งผลให้ใบเสนอราคามีค่าเผื่อฉุกเฉินสูง

ต้นทุนการวิจัยและพัฒนา (NRE) ต่อแผ่นอธิบายได้ว่าทำไมราคาของชิ้นงานต้นแบบจึงดูสูงเกินสัดส่วน ที่จำนวน 5 ชิ้น ต้นทุน NRE จะเพิ่มขึ้น 76–230 ดอลลาร์ต่อแผ่น ที่จำนวน 100 ชิ้น จะเพิ่มขึ้น 3.80–11.50 ดอลลาร์ต่อแผ่น และที่จำนวน 500 ชิ้น จะเพิ่มขึ้น 0.76–2.30 ดอลลาร์ต่อแผ่น ต้นทุนวัสดุและกระบวนการผลิตนั้นแทบจะเหมือนกันทั้งในปริมาณการผลิตชิ้นงานต้นแบบและชิ้นงานผลิตจริง ความแตกต่างของราคา 3-4 เท่าระหว่างการผลิต 5 ชิ้นและ 500 ชิ้นนั้น อธิบายได้เกือบทั้งหมดจากการจัดสรรต้นทุน NRE ไม่ใช่จากความแตกต่างของต้นทุนการผลิตต่อหน่วย

4.3 การกำหนดราคาสำหรับการสั่งซื้อซ้ำและการเก็บรักษาเครื่องมือ

เมื่อชำระค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมการผลิต (NRE) สำหรับคำสั่งซื้อแรกแล้ว คำสั่งซื้อซ้ำภายในระยะเวลาการเก็บรักษาเครื่องมือของผู้ผลิต ซึ่งโดยทั่วไปคือ 12-24 เดือน จะช่วยขจัดค่าใช้จ่าย NRE ทั้งหมด ทำให้เกิดข้อได้เปรียบด้านราคาที่สำคัญและมักถูกมองข้ามในการผลิตล็อตเล็กๆ ต่อเนื่อง

ตัวอย่าง:การสั่งซื้อครั้งแรก 100 แผ่น: ราคาแผ่นละ 38 ดอลลาร์ (รวมทั้งหมด 3,800 ดอลลาร์ รวมค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนา) การสั่งซื้อซ้ำอีก 100 แผ่นในอีกหกเดือนต่อมา: ราคาแผ่นละ 26 ดอลลาร์ (รวมทั้งหมด 2,600 ดอลลาร์ ใช้แม่พิมพ์เดิม) นั่นคือ ต้นทุนต่อหน่วยลดลง 32% สำหรับการสั่งซื้อซ้ำ — ใช้แม่พิมพ์ชนิดเดียวกัน ผู้ผลิตรายเดียวกัน ไม่มีการเปลี่ยนแปลงกระบวนการผลิต สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีกำหนดการผลิตซ้ำ ควรตรวจสอบระยะเวลาการเก็บรักษาแม่พิมพ์ล่วงหน้าเสมอ และตรวจสอบว่าราคาสำหรับการสั่งซื้อซ้ำนั้นถูกนำมาใช้โดยอัตโนมัติหรือไม่

5. การลดต้นทุนในขั้นตอนการออกแบบ: เจ็ดเทคนิคที่ไม่ลดทอนประสิทธิภาพ

การลดต้นทุนที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับแผงวงจรพิมพ์แบบปิด (Blind Via PCB) เกิดขึ้นในขั้นตอนการออกแบบด้วยโปรแกรม CAD ไม่ใช่การเจรจาต่อรอง การตัดสินใจด้านการออกแบบแต่ละข้อต่อไปนี้จะช่วยลดต้นทุนการผลิต ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและทางกลไว้ได้

5.1 เพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะให้ถึงขีดจำกัดการเจาะเชิงกลหากเป็นไปได้

หากการออกแบบระบุให้ใช้ vias แบบปิดขนาด 0.15 มม. ตลอดทั้งวงจร แต่เฉพาะ vias ใต้แผ่น BGA ที่มีระยะห่างแคบ (0.40 มม. หรือแคบกว่า) เท่านั้นที่ต้องการขนาดดังกล่าว ให้เพิ่มขนาด vias อื่นๆ ทั้งหมดเป็น 0.20 มม. ที่ขนาด 0.20 มม. การเจาะด้วยเครื่องจักรจะทำได้และช่วยลดต้นทุนต่อ vias ลง 50–65% การเปลี่ยน vias 200 ตัวจากเลเซอร์เป็นการเจาะด้วยเครื่องจักรจะช่วยประหยัดได้ 2.40 ดอลลาร์ต่อบอร์ด หากเป็น 500 บอร์ด จะประหยัดได้ 1,200 ดอลลาร์

5.2 ลบข้อกำหนดการเติมออกจากเวียที่ไม่จำเป็นต้องใช้

การเติมสารในรูเจาะ (via) นั้นมีความจำเป็นทั้งทางไฟฟ้าและทางกลเฉพาะในตำแหน่งรูเจาะที่อยู่บนแผ่นรอง (via-in-pad) และในโครงสร้างไมโครเวียแบบเรียงซ้อนเท่านั้น รูเจาะแบบปิดอื่นๆ สามารถปล่อยไว้โดยไม่ต้องเติมสารได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ การจ่ายพลังงาน หรือความน่าเชื่อถือ ตรวจสอบบันทึกการผลิตของคุณ: หากระบุว่าต้องเติมสารในรูเจาะ แต่รูเจาะนั้นไม่ได้อยู่บนแผ่นรองหรือเป็นแบบเรียงซ้อน ให้ลบข้อกำหนดการเติมสารออก การยกเลิกการเติมสารในรูเจาะที่ไม่สำคัญ 200 รู ในราคา 0.10 ดอลลาร์ต่อรูเจาะ จะช่วยประหยัดได้ 20 ดอลลาร์ต่อแผ่น หรือ 10,000 ดอลลาร์สำหรับ 500 แผ่น

5.3 แปลงไมโครเวียแบบเรียงซ้อนเป็นแบบสลับฟันปลา เมื่อรูปแบบการจัดวางเอื้ออำนวย

ไมโครเวียแบบเรียงซ้อนต้องมีการเติมและปรับพื้นผิวให้เรียบระหว่างชั้นลามิเนต ส่วนไมโครเวียแบบสลับตำแหน่ง — ที่มีการเยื้องศูนย์ ≥0.25 มม. — สามารถเชื่อมต่อระหว่างชั้นได้เช่นเดียวกันโดยไม่ต้องเติม ตรวจสอบโครงสร้างไมโครเวียแบบเรียงซ้อนที่ไม่ถูกจำกัดด้วยความหนาแน่นของเส้นทางหนี การแปลงเป็นแบบสลับตำแหน่งจะช่วยลดต้นทุนการเติมต่อไมโครเวีย รวมถึงค่าใช้จ่ายในการปรับพื้นผิวแผง โดยไม่เปลี่ยนแปลงเส้นทางสัญญาณ

5.4 ประเมินว่า HDI ประเภทที่ 1 สามารถใช้แทน HDI ประเภทที่ 2 ได้หรือไม่

การเปลี่ยนจาก HDI ประเภท I ไปเป็นประเภท II จะเพิ่มรอบการเคลือบอีกหนึ่งรอบ และโดยทั่วไปจะเพิ่มราคาต่อหน่วยขึ้น 60–80% หากการเชื่อมต่อที่ปัจจุบันใช้ vias L1–L3 สามารถกำหนดใหม่เป็น vias L1–L2 พร้อมกับการปรับการกำหนดเลเยอร์สัญญาณได้ การออกแบบอาจสามารถผลิตได้ในรูปแบบประเภท I การลดต้นทุนต่อหน่วย 30–50% สามารถทำได้จากการเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวนี้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับปริมาณการผลิตต่ำกว่า 500 ชิ้น

5.5 ลดจำนวนเลเยอร์ผ่านกลยุทธ์ HDI

รูเจาะแบบปิด (Blind vias) ช่วยชดเชยช่องทางการเดินสายที่รูทะลุ (Through-holes) ใช้ไปในทุกชั้นของแผ่นวงจร แผ่นวงจรที่ออกแบบมาเป็นPCB มาตรฐาน 8 ชั้นอาจสามารถทำเป็น HDI แบบ Type I 6 ชั้นได้ โดยมีพื้นที่การเดินสายเทียบเท่ากัน ต้นทุนวัสดุพื้นฐานและการเคลือบสำหรับแผ่นวงจร 6 ชั้นนั้นต่ำกว่าแผ่นวงจร 8 ชั้น 25-35% หากการแปลงเป็น HDI ช่วยลดขนาดของแผ่นวงจรลงได้ การประหยัดวัสดุก็จะยิ่งมากขึ้น และต้นทุนสุทธิของวิธีการ HDI อาจต่ำกว่าวิธีการรูทะลุแบบเดิม แม้ว่าจะมีรูเจาะที่ซับซ้อนกว่าก็ตาม

5.6 ใช้ค่าความคลาดเคลื่อนแบบไม่สมมาตรเพื่อลดความต้องการในการตรวจสอบ

การระบุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะสำเร็จรูปเป็น 0.20 มม. ±0.02 มม. จำเป็นต้องมีการควบคุมที่เท่ากันในทั้งสองทิศทาง การระบุ 0.20 มม. +0.03/−0.02 มม. จะกำหนดขนาดขั้นต่ำที่เท่ากันเพื่อความน่าเชื่อถือ แต่จะอนุญาตให้มีค่าความคลาดเคลื่อนในการเจาะเกินได้มากขึ้น ซึ่งจะช่วยลดความเข้มงวดในการควบคุมกระบวนการและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง ในทำนองเดียวกัน การผ่อนปรนการจัดตำแหน่งระหว่างชั้นจาก ±0.075 มม. เป็น ±0.10 มม. — โดยที่ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างรูเจาะกับลายวงจร 0.15 มม. ให้ระยะขอบที่เพียงพอ — จะช่วยลดข้อกำหนดในการจัดแนวด้วยรังสีเอ็กซ์และต้นทุนการเจาะลง 5–12%

5.7 สร้างต้นแบบด้วยโครงสร้าง Via แบบง่ายก่อนตัดสินใจผลิตแม่พิมพ์สำหรับการผลิตจริง

สำหรับการ ผลิต แผงวงจรพิมพ์ต้นแบบจำนวน 5–25 ชิ้น ให้สร้างเวอร์ชันที่เรียบง่ายกว่าของแบบที่ต้องการเพื่อตรวจสอบการทำงานก่อนที่จะตัดสินใจใช้โครงสร้าง vias แบบเต็มรูปแบบ ให้สร้างต้นแบบโดยใช้ vias แบบปิด L1–L2 เท่านั้น แม้ว่าการผลิตจริงจะต้องการ L1–L3 ก็ตาม โดยให้เชื่อมต่อ L1–L3 ผ่าน L2 เพื่อเป็นการจำลองการทำงาน หากการผลิตจริงใช้แบบเรียงซ้อน ให้สร้างต้นแบบโดยใช้ vias แบบสลับ ใช้การเจาะเชิงกลสำหรับ vias ทุกตัวที่มีขนาด ≥0.20 มม. เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการตั้งค่าเลเซอร์ การลดความซับซ้อนเหล่านี้จะช่วยลดต้นทุนการผลิตต้นแบบได้ 30–50% ในขณะเดียวกันก็ให้การตรวจสอบการทำงานที่จำเป็นก่อนที่จะตัดสินใจสั่งผลิตเครื่องมือสำหรับแบบเต็มรูปแบบ

6. ต้นทุนแฝงที่เพิ่มสูงขึ้นโดยไม่รู้ตัวผ่านใบเสนอราคา PCB

6.1 การจัดสรรผลขาดทุนจากผลตอบแทน

แผ่นวงจรพิมพ์ HDI ที่มีรูเจาะแบบปิด มีอัตราผลผลิตในรอบแรกต่ำกว่าแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐาน สาเหตุหลักสามประการของความล้มเหลว ได้แก่ รูเจาะแบบปิดเปิด (การชุบทองแดงไม่สมบูรณ์ในกระบอกเจาะ เกิดขึ้นที่ 2–5% ของรูเจาะในรอบการผลิตแรกๆ และต่ำกว่า 1% เมื่อกระบวนการผลิตมีความเสถียรแล้ว) ข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่ง (รูเจาะแบบปิดเจาะไม่ตรงตำแหน่งเนื่องจากการจัดเรียงชั้นไม่ตรงกัน ส่งผลกระทบต่อ 1–3% ของแผ่นวงจรพิมพ์ในระหว่างการตั้งค่าเริ่มต้น) และการแยกตัวของชั้นที่ส่วนต่อประสานของชั้นสร้าง (ต่ำกว่า 1% ในการออกแบบส่วนใหญ่ แต่จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบการเคลือบและความหนาของแผ่นวงจรพิมพ์)

ผู้ผลิตจะคิดต้นทุนจากความสูญเสียผลผลิตโดยการผลิตแผงวงจรมากกว่าที่สั่งซื้อ 3-8% ส่วนเกินนั้นจะใช้ชดเชยเศษวัสดุที่คาดว่าจะเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้ต้นทุนต่อหน่วยของแบบใหม่เพิ่มขึ้น 3-8% สำหรับการสั่งซื้อซ้ำที่ทราบถึงความสามารถของกระบวนการผลิต (Cpk) แล้ว การจัดสรรต้นทุนจากความสูญเสียผลผลิตจะลดลงต่ำกว่า 2% สอบถามว่ามีการคิดต้นทุนจากความสูญเสียผลผลิตในการเสนอราคาชิ้นงานตัวอย่างแรกหรือไม่ และราคาจะมีการปรับเปลี่ยนหรือไม่สำหรับการสั่งซื้อซ้ำเมื่อกระบวนการผลิตของผู้ผลิตพัฒนาขึ้นสำหรับแบบที่คุณต้องการ

6.2 ค่าใช้จ่ายในการทดสอบจำแนกตามระดับการตรวจสอบ

สำหรับการทดสอบแผงต้นแบบ 10 แผ่น การทดสอบระดับ 3 — การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ 100%, การทดสอบทางไฟฟ้า และการทดสอบอิมพีแดนซ์ — จะเพิ่มต้นทุน 16–35 ดอลลาร์ต่อแผง หรือ 1.60–3.50 ดอลลาร์ต่อแผ่น หากมีแผงทั้งหมด 100 แผ่น กระจายอยู่ใน 10 แผง ต้นทุนการทดสอบทั้งหมดจะอยู่ที่ 160–350 ดอลลาร์ เมื่อเปรียบเทียบราคา โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าขอบเขตการทดสอบระบุไว้เหมือนกันทุกประการจากผู้จำหน่ายทุกราย ราคาต่อหน่วยที่ต่ำกว่าซึ่งไม่รวมการตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ในการออกแบบระดับ 2 นั้นไม่ใช่ราคาที่เปรียบเทียบกันได้

6.3 เร่งรัดการชำระเบี้ยประกันภัย

ระยะเวลาดำเนินการมาตรฐานสำหรับ HDI ประเภท I คือ 10-15 วันทำการ ประเภท II ใช้เวลา 15-20 วัน ราคาเร่งด่วนคิดตามนี้: การดำเนินการภายใน 7 วัน เพิ่มราคา 25-40%; การดำเนินการภายใน 5 วัน เพิ่มราคา 40-60%; การดำเนินการเร่งด่วนพิเศษ 3 วัน สำหรับประเภท I เท่านั้น เพิ่มราคา 80-120% ประเภท II และประเภท III ต้องใช้กระบวนการเคลือบหลายรอบ และไม่สามารถดำเนินการให้เสร็จภายใน 3 วันได้ในโรงงานส่วนใหญ่

สำหรับการสั่งซื้อขั้นพื้นฐานมูลค่า 3,000 ดอลลาร์ การเร่งผลิตภายใน 5 วันจะเพิ่มค่าใช้จ่าย 1,200–1,800 ดอลลาร์ การยืนยันตารางการผลิตล่วงหน้า 4–6 สัปดาห์จะช่วยลดค่าใช้จ่ายนี้ได้อย่างสิ้นเชิงสำหรับการผลิตที่เกิดขึ้นซ้ำๆ

6.4 ค่าธรรมเนียมเพิ่มเติมสำหรับลามิเนตชนิดพิเศษ

แผ่นลามิเนต FR4 มาตรฐานมีราคาตามสินค้าโภคภัณฑ์และถือเป็นราคาพื้นฐาน แผ่นลามิเนตชนิดพิเศษจะมีราคาสูงกว่า FR4 มาตรฐาน: FR4 ที่มีค่า Tg สูง (Tg ≥170°C) จะเพิ่มขึ้น 15–30%; FR4 ที่ปราศจากฮาโลเจนจะเพิ่มขึ้น 20–40%; แผ่นลามิเนตที่มีการสูญเสียปานกลาง เช่น Megtron 6 จะเพิ่มขึ้น 200–400%; แผ่นลามิเนต RF ที่มีการสูญเสียต่ำ เช่น แผ่นลามิเนตชนิดพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำ จะเพิ่มขึ้น 400–1,000%

สำหรับแผงวงจร HDI ที่ประสิทธิภาพสัญญาณ RF หรือสัญญาณความเร็วสูงต้องการวัสดุที่มีการสูญเสียต่ำเฉพาะในชั้นสัญญาณด้านนอกเท่านั้น การจัดเรียงแบบไฮบริด — วัสดุเคลือบพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำหรือ Megtron 6 ในชั้น L1 และ L6 และวัสดุ FR4 มาตรฐานในชั้นภายใน — ช่วยลดต้นทุนวัสดุได้ 40–60% เมื่อเทียบกับการสร้างแบบพรีเมียมด้วยวัสดุเคลือบเต็มรูปแบบ ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าในชั้นที่ส่งสัญญาณสำคัญไว้ได้

รับใบเสนอราคา PCB ของคุณได้เลยตอนนี้

7. การผลิต PCB แบบ Blind Via และ PCB ขั้นสูงที่ Highleap Electronics

บริษัท Highleap Electronicsผลิตแผงวงจร HDI แบบ Blind Via ตั้งแต่ประเภท I ถึงประเภท III รวมถึงโครงสร้างไมโครเวียแบบซ้อนกัน การผสมผสานของเวียแบบฝัง และโครงสร้างแบบไฮบริดที่มีชั้นนอกเป็นลามิเนตลดการสูญเสียพิเศษหรือ Megtron บนแกนกลาง FR4 ความสามารถไม่ได้จำกัดอยู่แค่แผงวงจร Blind Via เท่านั้น แต่ยังครอบคลุมถึงแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงทุกประเภท เช่น แผงวงจรมาตรฐานหลายชั้น แผงวงจรแบบแข็งและยืดหยุ่น แผงวงจร RF ความถี่สูง แผงวงจรทองแดงหนา และแผงวงจรแกนโลหะ ทำให้ทีมวิศวกรรมสามารถรวมแผงวงจรทุกประเภทไว้ในห่วงโซ่อุปทานเดียวได้

การเสนอราคาสำหรับการผลิตชิ้นส่วนแบบปิดทึบทั้งหมดจะแสดงรายละเอียดอย่างโปร่งใส: วิธีการเจาะและการตั้งค่า รอบการเคลือบ การกำหนดคุณสมบัติของวัสดุอุดรู การทดสอบ และค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนา (NRE) จะถูกแยกรายการไว้ต่างหาก ใบเสนอราคาทุกฉบับรวมถึงการตรวจสอบ DFM ฟรี ซึ่งครอบคลุมถึงความเหมาะสมของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูสำหรับการเจาะด้วยเครื่องจักรเทียบกับการเจาะด้วยเลเซอร์ ความจำเป็นของข้อกำหนดการอุด โอกาสในการเปลี่ยนจากแบบเรียงซ้อนเป็นแบบสลับ การวิเคราะห์การลดประเภท HDI และการประเมินการใช้ประโยชน์ของแผง — โดยทั่วไปจะระบุการลดต้นทุนได้ 10–30% โดยไม่ต้องแก้ไขการออกแบบใหม่ เครื่องมือจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นเวลา 24 เดือน โดยการสั่งซื้อซ้ำภายในช่วงเวลานั้นจะคิดราคาโดยไม่รวม NRE

สำหรับโครงการที่ต้องการการประกอบระดับบอร์ดหลังจากการผลิตเสร็จสิ้น เรามี บริการประกอบ PCB แบบ SMTภายในบริษัท ซึ่งสามารถถ่ายโอนจากสายการผลิตบอร์ดเปล่าได้อย่างราบรื่น ช่วยลดความเสี่ยงด้านโลจิสติกส์ในการเคลื่อนย้ายบอร์ด HDI ที่มีความละเอียดอ่อนระหว่างผู้ผลิตและผู้ประกอบชิ้นส่วนที่แยกจากกัน