Es gibt tausend Dinge zu beachten, um die Herstellungskosten zu senken, aber einige der wichtigsten sind es

1. In hoher Lautstärke bauen. Dadurch verteilen sich die Rüstkosten für eine Charge auf mehrere Einheiten. Sie werden zum Beispiel feststellen, dass die Kosten für Platinenzuschnitte extrem schnell sinken, wenn Sie die Losgröße erhöhen.

2. Verhandeln Sie Ihre Komponentenkosten. Der Listenpreis ist nur ein Ausgangspunkt für Verhandlungen. Und sobald Sie begonnen haben, große Mengen einzukaufen und Ihre Lieferanten wissen, dass Sie es ernst meinen (und keine weitere Unterstützung benötigen), gehen Sie zurück und verhandeln Sie erneut. (Um eine stärkere Position zu haben, entwerfen Sie Komponenten aus mehreren Quellen, wo immer dies möglich ist.)

3. Prozessschritte reduzieren. Beispielsweise fügt das überplattierte Via-in-Pad Schritte zur Platinenherstellung hinzu, und das Mischen von SMT mit Durchgangslochkomponenten fügt Schritte zur Montage hinzu.

4. Reduzieren Sie die Anzahl der Zeilen in der Stückliste. Das reduziert den Einkaufsaufwand und erhöht das Einkaufsvolumen pro Artikelnummer. Wenn Sie beispielsweise sowohl 49,9- als auch 51,1-Ohm-Widerstände haben, prüfen Sie, ob Sie sie alle auf den gleichen Wert bringen können. Wenn Sie 3 Linearregler mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen haben, verwenden Sie für alle denselben einstellbaren Typ anstelle von 3 verschiedenen Teilen mit festem Ausgang.

5. Entwerfen Sie so viel Toleranz wie möglich. Verwenden Sie beispielsweise keine 4-mil-Spuren, wenn Sie 6-mil-Spuren verwenden können. Geben Sie nicht +/- 10 mil für die Platinengröße an, wenn Sie mit +/- 25 mil leben können. usw. Je lockerer Ihre Toleranzen sind, desto besser ist Ihre Ausbeute. Noch besser, wenn Sie eine Toleranz locker genug machen können, können Sie sogar die Notwendigkeit beseitigen, sie im Endtest zu testen.

6. Machen Sie Ihre Boards kleiner. Je mehr Platinen auf eine Standardplatte passen, desto geringer sind die Materialkosten.

7. Design in Testbarkeit. Dies kann das Hinzufügen von Testpunkten für einen Bed-of-Nails-Tester bedeuten, oder es kann bedeuten, dass das Design in der Lage ist, alle erforderlichen Funktionen selbst zu testen (BIST).

8. Verwenden Sie Standardprozesse statt Exoten: Heißluftlötebene statt Vergoldung, Through Vias statt Blind Vias, grüne Lötstoppmaske statt rot, etc., etc.

Hier gibt es bereits einige großartige Antworten, also werde ich nur noch ein paar Dinge hinzufügen.

1. Arbeiten Sie eng mit Ihrem Bestücker und Ihrem PCB-Fertigungshaus zusammen, sie stellen oft dfm (Design for Manufacturing Feedback) zur Verfügung, das Ihnen hilft zu verstehen, wie Sie Ihr Produkt ändern können, damit es für sie einfacher herzustellen ist. Je höher das Volumen, desto besorgter werden Sie über jede Kleinigkeit, die mit dem Ertrag zu tun hat.

2. Minimieren Sie Montagevorgänge. Können Sie mit allen oberflächenmontierten Komponenten auf einer einzigen Seite Ihrer Platine davonkommen? Das Hinzufügen der zweiten Seite ist ein weiterer Vorgang für die Montage, sie müssen durch die Linie zurückgehen, vielleicht steigen die Kosten in den Trägern.

3. Komponentenauswahl, dieses winzige QFN-Teil ist sicher billig, oh, aber es stellt sich heraus, dass es mich beim Zusammenbau etwas mehr kostet, weil es für die billigen Typen, die ich verwende, schwieriger ist. Dieser Durchgangsloch-Steckverbinder ist billiger als die oberflächenmontierte Version, aber wenn Sie ihn verwenden, muss Ihre Platine einen weiteren Schritt bei der Montage durchlaufen, das Wellenlöten, sodass Ihre Kosten steigen.

4. HASL ist ein billiges Oberflächenfinish, aber es hat nicht die Haltbarkeit eines Silber-Immersions- oder Gold-ENIG. Bei wirklich hohen Stückzahlen kaufen Sie möglicherweise Boards in großen Mengen und verwenden sie über mehrere Monate. Wenn die Hälfte Ihrer Platinen durch Oxidation zu Schrott wird, sparen Sie kein Geld.

5. Kommentare zur Minimierung der Testzeit treffen auf den Punkt, Zeit ist Kosten, und Testen braucht Zeit. Bei mäßiger Lautstärke machen Sie vielleicht In-Circuit- oder Clam-Shell-Tests. Bei sehr hohen Lautstärken ist dafür weder Zeit noch Geld. Sie werden wahrscheinlich nur FVT durchführen, einen Funktionstest Ihrer Schaltung am Ende der Leitung. Schlechte Boards kommen einfach auf einen Stapel, der später angeschaut werden kann oder auch nicht. Solange der Ertrag akzeptabel ist, wollen Sie die Schnur am Laufen halten.

6. Beachten Sie bei Leiterplatten zusätzlich zu dem, was bereits gesagt wurde, dass Leiterplatten mehrere Kostenfaktoren haben. Offensichtlich hängt die Größe mit den Kosten zusammen, aber auch mit dem Abfall. Boards werden in Paneelen hergestellt, damit Sie die Nutzung der Paneele maximieren können, verschwendetes Material ist genau diese Verschwendung. Auch Ihr fabelhaftes Haus hat eine Liste von Dingen, die Standard sind, und Dingen, die machbar sind, aber mehr kosten. Dieses winzige Via ist sicher attraktiv, aber vielleicht kostet es weniger, ein 2 mil größeres zu verwenden. Sie sollten sich bei ihnen erkundigen. Winzige Spurbreiten sind großartig, aber wenn ich zu einem Laden mit hohem Volumen ziehe, kann es für mich wieder weniger kosten, nur 1 oder 2 Mil größer.

7. Die Anzahl der Schichten ist auch ein großer Diskussionspunkt. 2 Schichten sind billiger als 4, aber ist es das? Wenn Sie mit digitaler Logik und E/A über sagen wir 1 MHz arbeiten, stellen Sie möglicherweise fest, dass die zusätzlichen Kosten und die Zeit, die erforderlich sind, um EMI zu bestehen, Ihre Einsparungen zunichte machen. Ich habe seit Jahren kein 2-Layer-Board mehr mit Millionen-Einheiten-Designs erstellt. Ich habe sie jedoch getan, und in meinem Fall war die Verwendung einer Spread-Spektrum-Uhr ein Lebensretter für Emissionen. Es gibt definitiv einige Boards, bei denen 2 Layer besser geeignet sind, aber ich bin die ganze Zeit ein Verfechter von 4 Layern.

8. Mehr zur Komponentenauswahl. Mir gefielen die Antworten, in denen es um Second Sourcing geht, und um die Entscheidung, ein billiges Teil statt etwas Zuverlässigeres zu verwenden. Interessant zu wissen ist, dass sich der gute Preis oft auf verschiedene Weise verbirgt. Indem Sie forschen und arbeiten, können Sie viel bessere Preise finden. Ich bin mir nicht sicher, wo Sie sich befinden, aber Unternehmen hier in den USA scheinen uns gerne höhere Preise zu geben, als wenn ich in China ein Angebot bekomme. Oft gibt es Teile, die nur für den chinesischen Markt vermarktet werden, über die Sie sich informieren müssen, um überhaupt Preise zu erhalten. Ich hatte einmal eine Firma, die hereinkam und ihre Produktlinie vorstellte, dann fing ich an, sie nach Produkten zu fragen, die sich als reine China-Produkte herausstellten. Sie hielten an, fragten mich, woher ich von ihnen wüsste, schlossen dann ihre Präsentation und eröffneten eine ganz neue über ihre viel billigeren Teile, die nicht in den USA verkauft werden!

9. Verhandeln Sie, wenn Sie Volumen haben, dass der erste Preis nicht der Preis ist :) Wahrscheinlich ist der dritte oder vierte Preis der richtige Preis. Wir sind gerade von 10 $ auf 2 $ bei einem Teil gestiegen, indem wir gesagt haben, nein, ich werde bei diesem Teil mit Ihrem Konkurrenten gehen (was wahr gewesen wäre). Denken Sie aber irgendwann daran, ob die Teile für Sie gleichwertig sind? Wenn Sie mehr Zuverlässigkeit und Support erhalten, sind vielleicht ein paar Cent die Kosten wert?

10. Rat. Ich nehme an, Sie sind kein riesiges Unternehmen mit tiefen Taschen und einem Marketingteam, das Ihr Produkt bereits anpreist? Dass Sie zu diesem Zeitpunkt eher ein Ein-Mann-Startup sind. Ich gebe Ihnen den besten Ratschlag, den ich je bekommen habe, wenn es darum geht, ein Unternehmen oder ein neues Produkt zu skalieren. Nicht. Konzentrieren Sie sich darauf, was nötig ist, um einen oder zehn Kunden zu gewinnen. Dafür bauen. Holen Sie sich dann Ihre nächsten zehn, Ihre nächsten hundert und skalieren Sie mit Ihrem Kundenstamm. Für uns Ingenieure ist die Herstellung des Produkts nicht der schwierige Teil, um einen Kunden zu gewinnen. Wenn Sie feststellen, dass Sie Ihr Produkt nur verkaufen können, wenn Sie den Preis hatten, den Sie bei Volumen erzielen ... ist das vielleicht das falsche Produkt, um damit zu beginnen :) Hier ist ein großartiger Artikel darüber

Ein Punkt, der von Ingenieuren oft unterschätzt wird, ist die Suche nach einer zweiten Quelle für alle Komponenten. Nicht nur für Preisverhandlungen, wie @The Photon (in seiner großartigen Antwort) erwähnte, sondern auch, um sicherzustellen, dass Sie keine Leiterplatten wegwerfen müssen, wenn eine Ihrer Komponenten nicht mehr verkauft wird, oder wenn es Probleme gibt unvorhergesehene Liefer-/Versorgungsprobleme. Bei Dioden etc. ist das eher einfach, aber versuche auch Pin-kompatible Spannungsregler zu finden, möglichst sogar Pin-kompatible Mikrocontroller eines anderen Herstellers.

Wenn Sie verschiedene Versionen Ihrer Schaltung haben, z. B. NPN/PNP-Ausgang, unterschiedliche Schnittstellen, Spannungsversionen usw., ist es normalerweise billiger, eine Platine für alle Versionen zu erstellen, als eine Platine für jede Version. Sie können dann nur die Teile montieren, die für eine bestimmte Version benötigt werden.

Wenn Sie auf der Leiterplatte noch etwas Platz haben (z. B. wenn Sie mechanische Abmessungen für die Leiterplatte angegeben haben), können Sie Fußabdrücke für den EMV-Schutz wie TVS-Dioden oder Entkopplungskondensatoren hinzufügen.

Ein Hinweis, den ich von unserer Montagefirma bekam (eigentlich vom Chef einer 5-Personen-Firma, der immer mit Kunden spricht):

Wir hatten eine Platine mit 24 "Euro-DIN-Anschlüssen". Sie sind wie Standardstiftleisten mit 2x16 oder 3x16 Pins.

Die Platine wurde wellengelötet und die Stecker parallel über die Welle gezogen, dh alle Pins eines Steckers wurden gleichzeitig gelötet. Dadurch kühlte das flüssige Zinn lokal ab und die Gefahr von Brücken zwischen den Pins stieg. Werden die Verbinder senkrecht über die Welle gezogen, ist das Risiko viel viel geringer.

In unserem Fall hatten wir ungefähr 26 Boards und sie haben sie von Hand nachbearbeitet. Aber in größerem Maßstab würden Sie das nicht tun, und es würde Ihren Ertrag verringern.

Normalerweise wird eine Platine mit der kurzen Seite voraus über eine Platine gezogen, daher wäre es schön, wenn Teile wie lange Stiftleisten parallel zu den langen Seiten verlaufen würden.

Entscheiden Sie die Mengen, in denen Ihr Board gebaut werden soll, die geografische Region und verwenden Sie geeignete Teile und Materialien für diese Bedingungen.

Sie können ein Board in großen Mengen in China mit einem "US"- oder "europäischen" Design herstellen lassen, aber es wird nicht optimal sein. Es ist besser, wenn Sie Teile verwenden, die auf diesem Markt weit verbreitet und billig sind (was bedeuten kann, dass Sie Teile älterer Generationen verwenden, Teile verwenden, die in Verbraucherprodukten üblich sind, oder moderne Teile verwenden, mit denen Sie nicht vertraut sind und kein englisches Datenblatt haben, weil der Hersteller kein Interesse daran hat, weniger als 50.000 Stück auf einmal zu verkaufen). Sie können sich für einen Teil des Designs für eine gestanzte Papier-Phenol-Platte und für andere Teile für eine ausgefallene mehrschichtige Platte entscheiden.

Vergessen Sie bei ausreichend großen Mengen das Second Sourcing, wichtig ist nur, wie weit Sie die Kosten runterschrauben können. Das Produkt kann jederzeit neu gestaltet werden. Engineering-Zeit ist relativ frei. Möglicherweise müssen Sie seltsame Mikrocontroller mit unhandlichen Entwicklungssystemen verwenden, um ein paar Cent zu sparen, andererseits finden Sie es möglicherweise sinnvoll, einen sehr niedrigen Preis für ein High-End-Mikro auszuhandeln, damit Sie von Open-Source-Software und Geschwindigkeit profitieren können die Entwicklung vorantreiben. Die Kosten werden viel geringer, wenn die Mengen wirklich groß werden. Ich erinnere mich, dass es möglich war, einen sehr beeindruckenden DSP für etwa 1/20 des 100er-Preises bei Digikey zu bekommen, weil der Hersteller motiviert war, in diesen Markt einzudringen, und der Gesamtbetrag des Geldes noch vorhanden war attraktiv für sie. Sie können sogar die Software bereitstellen.

Wenn die Volumina nicht riesig sind, müssen Sie sich Gedanken über die längerfristige Verfügbarkeit von Produkten machen (sehen Sie sich sowohl die Erfolgsbilanz als auch den Preis an), verteilen Sie das Risiko durch den Einsatz mehrerer Lieferanten usw. Seien Sie vorsichtig, wenn Sie sich auf Technologien festlegen, die mit hoher Volatilität verbunden sind oder Modeprodukte. Sechs Monate können im Leben mancher Produkte eine lange Zeit sein.

Erliegen Sie nicht der Versuchung und verwenden Sie minderwertige Komponenten – die Wiederherstellung eines guten Rufs ist sehr teuer. Dies gilt insbesondere für elektromechanische Teile. Stellen Sie sicher, dass alle erforderlichen Genehmigungen der Sicherheitsbehörde echt und aktuell sind. Stellen Sie sicher, dass Sie geeignete Lieferanten für die Montage verwenden - wenn Sie eine einmalige Bestellung von 20.000 Stück haben, werden Sie einen erstklassigen Lieferanten nicht im geringsten interessieren, es sei denn, es gibt dort eine wirklich überzeugende Geschichte (die zukünftige Geschäfte und minimales Peinlichkeitsrisiko), und das Sparen von Geld für ein Montagehaus mit ermäßigten Preisen kann wirklich weh tun, wenn Sie die Ergebnisse sehen. Wenn die Komponenten möglicherweise Patente beinhalten, stellen Sie sicher, dass die erforderlichen Lizenzen vorhanden sind und die Lizenzgebühren auf dem neuesten Stand sind.

Defensives Design gilt für alle Phasen des Produktlebenszyklus.

Dies sind nur einige der Phasen, die Ihr Produkt durchlaufen kann:

Prototyp entwickeln

Es ist gut, in den frühen Phasen eines Prototyps zusätzliche Pads für Komponenten mit unterschiedlichem Wert zu lassen . Wenn sich Ihr Design jedoch der Fertigstellung nähert, sollte das Board anfangen, genau wie das "massenproduzierte" auszusehen. Dies kann besonders wichtig für Hochfrequenz- oder Hochleistungsschaltkreise sein, bei denen die Form und Größe des Kupfers auf einer Leiterplatte genauso wichtig ist wie die darauf gelöteten Dinge. Vergessen Sie nicht, eine kleine Serie von Platinen mit genau dem gleichen Layout und den gleichen Komponenten wie Ihre große Produktionsserie herzustellen.

Herstellung

Wie bereits erwähnt , sollten Sie Herstellungsprozesse berücksichtigen. Dies gilt auch für Multilayer-Leiterplatten, insbesondere die Innenlagen:

Das Kupfer wird mit einer Lösung weggeätzt, die dann abfließen muss, bevor die nächste Schicht es bedeckt, sonst haben Sie Ätzmittel in Ihrer Platine eingeschlossen. Dies ist später sehr schwer zu debuggen, da es vollständig unsichtbar ist und möglicherweise nicht sofort fehlschlägt.

Wenn Sie also die Innenschichten einer Platine auslegen, vermeiden Sie Taschen oder Dämme, die flüssiges Ätzmittel einfangen und verhindern könnten, dass es richtig abfließt.

Versand

Wie oft wechselt das Design während des Bauprozesses den Besitzer? Wenn ein Unternehmen Leiterplatten herstellt, ein anderes die Komponenten stopft und ein drittes die fertige Leiterplattenbaugruppe in ein Gehäuse packt, minimieren Sie die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen durch wiederholtes Ein- und Auspacken. Das kann Dinge bedeuten wie

• Verwenden Sie Steckverbinder mit niedrigerem Profil (kurze Hebelarme lassen sich schwerer an Luftpolsterfolie verhaken)
• Geben Sie den Monteuren einen Halt, damit sie die Platine nicht an etwas abreißendem anfassen.
• Machen Sie es einfach zu wickeln. Rechtecke lassen sich leichter verpacken als andere Formen, was bedeutet, dass sie mit größerer Wahrscheinlichkeit sicher am nächsten Ziel ankommen.

Alle guten Antworten hier schon. Nur um meine 2c zum Entwerfen für Debugging/Reparatur hinzuzufügen. Es ist eine Tatsache, dass es einige Einheiten geben kann, die von nachgelagerten Stellen (intern oder extern) einer RMA unterzogen werden. Genauso wie es gut ist, eine Einheit einfach zu montieren, ist es auch gut, die Demontage einer Einheit zu vereinfachen, um die Bearbeitungszeit für solche RMA-Einheiten zu verkürzen.

Beispiele für Designentscheidungen können hier die Abwägung der Verwendung kleinerer SMA-Komponenten sein, da die winzigen natürlich schwieriger manuell zu handhaben und zu platzieren sind, wenn alle anderen Komponenten bereits vorhanden sind. In ähnlicher Weise kann das zu enge Platzieren von Paketen zu Hitzeschäden beim Entfernen und Ersetzen nahe gelegener Komponenten führen, was dazu führt, dass zwei oder mehr Komponenten tatsächlich ersetzt werden müssen, selbst wenn nur eine von ihnen ausgefallen ist.

Eine andere besteht darin, die Größe der wärmeableitenden Güsse auf nur so groß wie nötig zu reduzieren. Auch beim Entfernen und Ersetzen von Teilen muss die Heißluftpistole länger angewendet werden, wenn das Teilpad mit einem unnötig großen Guss oder einem anderen wärmeableitenden PCB-Merkmal verbunden ist, was die Möglichkeit von Schäden in der Nähe von Komponenten oder einer beschädigten Leiterplattenoberfläche/Schichten bedeutet das Gerät komplett ersetzen.

Übermäßig eingeschränkte oder konzentrierte Sammlungen von Komponenten erschweren auch die Reparatur, z. B. wenn eine Komponente den Zugang zu einer zu ersetzenden Komponente blockiert oder nur den Zugang für manuelles Prüfen verhindert.

Second Sourcing hat auch einen großen Einfluss auf RMA-Arbeiten für Massenprodukte, die noch einige Zeit produziert werden sollen.

Solche Überlegungen sind natürlich etwas zweitrangig gegenüber Einschränkungen, die von DFM und der Funktionalität und dem gesamten physischen Produktdesign auferlegt werden, sollten aber dennoch für jedes potenzielle Massenmarktprodukt in Betracht gezogen werden.