Optimización de la producción de PCB: Aprovechando la tecnología para reducir costes

Un Circuito Impreso (PCB) es un circuito eléctrico cuyos conductores y componentes están integrados en una estructura mecánica. Los PCB no solo dan soporte, sino que conectan electrónicamente los elementos de los dispositivos electrónicos. Con la tecnología en constante evolución, los PCB también cambian.

Los cambios tecnológicos afectan casi todo, y los PCB no son excepción. Esto presiona a los fabricantes a adaptarse a las últimas tendencias, lo que repercute en los precios. Este artículo detalla cómo estas tecnologías afectan los costes de los PCB.

1. Cómo elegir el coste del material del PCB

Los materiales usados en la fabricación repercuten directamente en el coste. Los PCB estándar usan laminado FR4. Sin embargo, el FR4 no basta para PCB de uso intenso (industria del combustible, aeroespacial, sistemas de control).

Factores que influyen en la selección: fiabilidad térmica, transferencia de calor, fiabilidad térmica, propiedades mecánicas y rendimiento de señal. El material adecuado debe pasar estas pruebas, por lo que su coste puede ser mayor.

Si la placa soporta cargas de alta intensidad, su coste será superior. Lo mismo si resiste amplios rangos de temperatura. Placas con materiales que facilitan señales eléctricas ininterrumpidas y resisten esfuerzos físicos serán costosas. Como regla general, aplicaciones de alta frecuencia demandan materiales de grado superior al FR4 estándar.

2. Cómo el tamaño del PCB afecta al coste de producción

La utilización del panel y el tamaño del PCB son factores cruciales de precio. El número de circuitos necesarios determina el tamaño. Un PCB para un móvil o reloj digital necesita menos componentes y es menos costoso.

Los destinados a portátiles o ordenadores son grandes y requieren más tiempo y recursos. Dimensiones comunes: 18 x 24″ (457 x 610 mm), 18 x 21″ (457 x 533 mm) y 21 x 24″ (533 x 610 mm).

El espacio que ocupan los componentes también afecta al precio: PCB con mayores dimensiones cuestan más. Por ejemplo, un PCB 18 x 24 consume más material que uno 18 x 21 y es más caro. En resumen: mayor tamaño = más material = mayor coste.

La tecnología avanza reduciendo tamaños y costes. La dimensión del diseño es uno de los principales factores que determinan el precio final. Incluso fabricando PCB pequeños en gran volumen, el coste total es menor que PCB grandes en bajo volumen.

3. Factor clave en el coste de PCB: Número de capas

Otro gran factor es el número de capas. Los materiales y la complejidad determinan las diferencias de precio; PCB gruesos requieren más tiempo y trabajo.

El coste aumenta por capas aproximadamente así:

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

El mayor salto de coste suele darse al añadir la segunda capa. A partir de 8 capas, los incrementos son menos pronunciados. Cada capa añadida implica más pasos de producción. Según los materiales, pueden necesitarse más capas para composición estable.

4. Personalización exclusiva de PCB

El diseño único también afecta al precio. Especificaciones personalizadas elevan el coste, incluso en placas pequeñas de 1-2 capas. El factor determinante es si se requieren herramientas o habilidades especiales.

Ejemplos de especificaciones personalizadas que encarecen: clearance de máscara de soldadura, plateado lateral, bordes contorneados. Requieren habilidades y técnicos especializados, escasos en el mercado, lo que sube el coste.

PCB difíciles de fabricar necesitan herramientas especializadas y tiempo. Si su diseño requiere agujeros de precisión con diámetros inusuales, la fábrica debe adquirirlos. Si la fabricación requiere horas extra, el coste sube.

5. Relación de aspecto y espesor del PCB

Hasta hace poco, el espesor tenía peso despreciable en el coste. Esto cambiará. Materiales más densos son más caros de adquirir y laminar.

Si el diseño es muy intrincado, el laminado encarece. Fabricantes y usuarios de PCB gruesos reportan costes altos por el espesor.

Materiales finos sitúan el PCB en rango de coste menor (menos material). Pero como el espesor también depende del material, los PCB de materiales gruesos son generalmente más caros.

El espesor típico es 1,6 mm, pero placas más gruesas se encarecen. No hay tarifa estándar, pero lo grueso cuesta más. El precio puede ser significativamente mayor si hay mayor relación de aspecto (múltiples capas = más grosor = más coste).

Diferentes fabricantes cobran distinto según espesor, pero en general: más grueso = más caro.

6. Espacio mínimo y ancho de pista (Trace) en PCB

Para que la corriente fluya sin sobrecalentar y dañar la placa, debe haber ancho de pista suficiente. En PCB de todos los tamaños hay correlación simple entre capacidad de corriente y ancho de pista.

La capacidad no necesariamente corresponde a la sección transversal. La corriente máxima que soporta una pista no es fácil de calcular solo por su ancho.

Vías y otros elementos afectan la capacidad. Placas con muchos pads pueden sufrir capacidad de pista sobresaliente. Si no se considera en el soldado, puede haber área transversal excesiva con riesgo de picos transitorios.

Para evitarlo, los fabricantes ensanchan la pista o añaden máscara de soldadura extra. Esto y otros factores elevan el precio más de lo esperado.

Conclusión

Con la creciente demanda de PCB, las propiedades del material, tamaño, especificaciones únicas, espesor, etc., afectan significativamente al precio. Es sensato fabricar prototipos para determinar qué se ajusta a sus necesidades. En WellPCB trabajamos con cada cliente para que obtengan sus placas como las necesitan y desean.