这个理念很有意义:在供应链即将崩溃时,如果PCB设计师创造的电路板使用更少的元件和更少的层压板会怎么样?PCB仍必须是0.062英寸厚吗?为什么不在设计时减少层数?
Andy Shaughnessy、Nolan Johnson与I-Connect007专栏作家Dana Korf探讨了在设计PCB时考虑材料节约的理念。
Andy Shaughnessy:Dana,此期PCB设计杂志的主题是材料节约,这已经成为供应链混乱期的主要问题。看起来似乎很简单,让我们使用更少的元件和更少的层压板,对吗?你对此有什么想法?批量生产时,节省几盎司铜或几个元件就可能意味着节约了数百万美元。你是否已在探索如何节约材料?
Dana Korf:事实上,我今天早上刚刚收到一封有趣的电子邮件,其中包括Happy Holden对这个主题的观点。让我印象深刻的一条评论是,有人说电路板不必再达到0.062英寸的厚度;这已是20世纪50年代的指标。我们能制造更薄的电路板吗?使用更薄的材料吗?消耗更少的物料吗?这是一个非常引人注目的评论。但他们是对的;我们基本上停留在20世纪50年代的架构上。在普通的FR-4电路板中,传统材料成本约为总成本的16%~20%。
使用高性能的材料,则可能占PCB总成本的80%。人们倾向于使用低端材料,因为随着性能的提高,这一比例也会上升。我们能使用更薄的材料并减少损耗吗?这是3D打印电路板的最大优势之一,不会浪费任何材料,无需铣削分板,无需使用层。可以打印想要的任何X、Y、Z轴样式的走线,因此不需要钻孔,也不需要消耗钻头、镀铜化学药水等。这正是3D领域的极佳优势,且只是次要优势之一。
有很多人这样想吗?没有。正如有人在电子邮件帖子中指出的那样,总体来说,典型的电路板是4到6层,厚度为0.062英寸。为什么我们不能将其设为0.050英寸?为什么不呢?我们想节省材料。这很值得关注,行业需要我们改变思维方式。
Shaughnessy:正如Happy所说,如果PCB本身变薄,可能会遇到超HDI问题,以及阻抗等变化。优势及劣势兼而有之。
Korf:是的。在传统的PCB工厂,使用层压设备可加工的完整板材尺寸,这样就不会扔掉或回收任何东西。你会在拼板环节试着使用一切方法,因为无论是否能利用整个面板,都要为整个面板付费。这项工作已经进行了很长时间,以减少损耗材料有关的成本。正如我喜欢说的,“尽量减少这种影响以节省资金”,不管怎样,很多废料已经被回收利用。
我从来没有见过那些说“我正试图使用更少的材料来保护环境”的设计师。也许他们事后会考虑,但并未落实到行动上。
Nolan Johnson:这是一个有趣的导向性陈述。
Korf:是的。如果能在行业中稍微引导,它会成为一种新的思维模式。如果能让人们更多地思考这件事,那就太好了。
Johnson:这是另一个削减成本、提高效率、赚更多利润并向整个行业释放产能的重点方向。
Korf:从成本的角度来看?当然,这是真的。为了实现更精细的线宽、线距和/或互连、导通孔,必须进入下一个成本高的技术水平。事实确实如此。我曾见过一个设计,整个电路板上有盲孔和激光孔。我说:“我们可以把它做成一个通孔,为你节省20%成本。”客户说:“不,我需要它。”我说:“好的,你的钱你做主。”节约是一个有趣的主题。如何通过使用更少的材料、改变分层和堆叠的方式来节省成本?
事实上,行业讨论材料节约的话题不多,通常更多的是讨论性能以及应该使用的技术。
Shaughnessy:加成法、半加成法和打印电子等技术都是用更少的材料制造电路板的方法。尽管有些人会争辩说,在某种程度上通过这类技术形成的并不是真正的PCB,就像某些打印电子电路。
Korf:从根本上来说,如果使用加成法,不会浪费那么多材料,假设所有损耗都是相等的,那么应该可以节省成本。我们最终可能会拯救地球。
Shaughnessy:谢谢,这值得我们深思。
Korf:很高兴能对行业有所帮助。但这些理念不会在一夜之间实现。我认为设计师需要改变他们看待PCB设计的整体方式,真正做到节约材料。
Johnson:谢谢你,Dana。
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