Ce qui constitue le coût d’un PCBA : comment le calculer et le réduire

Le coût final d’un PCBA n’est pas simplement un montant en dollars, mais plutôt un ensemble d’entrées et de variables interconnectées. Les ingénieurs, développeurs matériels et makers doivent bien comprendre ces variables pour concevoir un produit à la fois fonctionnel et économique. Un choix judicieux du matériau de la carte ou même un petit changement dans votre BOM (liste des composants) peut avoir un impact significatif sur le coût du PCBA.

À la fin de cet article, vous serez capable d’évaluer intelligemment les principaux facteurs de coût de votre PCBA personnalisé et disposerez des outils pour optimiser votre conception de PCB afin de réduire les coûts sans sacrifier la qualité.

Avec un calculateur de coût d’assemblage PCB — comme l’outil en ligne Instant Quote et le calculateur de coût PCBA proposé par JLCPCB — tous les compromis et options, y compris la fabrication du PCB, les composants et l’assemblage, sont visibles en temps réel, ce qui vous permet d’estimer avec précision le coût de fabrication de votre PCBA.

Fabrication du PCB : fondation du coût du PCBA

Le PCB nu sert de substrat de base pour votre conception et constitue la première partie significative du coût total d’un PCBA.

Taille du PCB et nombre de couches : C’est évident : plus la carte est grande, plus la quantité de matériau brut utilisé (stratifié, cuivre) est importante. Plus le nombre de couches est élevé, plus les processus sont complexes (stratification, perçage, plaquage) pour créer le PCB.

Par exemple, sur la plateforme JLCPCB, le prix augmente pour un PCB 2 couches non standard comparé à des cartes 4 ou 6 couches, souvent nécessaires pour des circuits denses ou des circuits haute vitesse.

Coût d’un PCB 2 couches avec une épaisseur non standard de 0,4 mm

Coût d’un PCB 4 couches avec une épaisseur standard de 1,6 mm

Choix du matériau du PCB :

Le standard actuel le plus courant est le FR-4, le substrat le moins cher et utilisé par défaut pour la grande majorité des applications. JLCPCB propose également des matériaux spécialisés, comme Rogers ou Teflon, utilisés pour les conceptions RF haute fréquence. Cependant, en raison de leurs propriétés diélectriques supérieures et de processus de fabrication plus complexes, ces matériaux avancés sont plus coûteux.

Finition de surface du PCB :

La finition appliquée sur les pastilles de cuivre influence la soudabilité et la durabilité à long terme : HASL (Hot Air Solder Leveling) : Option la plus économique et la plus courante, standard chez JLCPCB pour la plupart des cartes générales. ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) : Plus coûteuse, mais fournit une surface parfaitement plane, protège contre l’oxydation et offre une grande résistance à la corrosion. Idéale pour les composants à pas fin comme les BGA ou pour les applications nécessitant un plaquage pour le filage.

Complexité de fabrication du PCB :

Dépasser les standards manufacturables augmente le coût. Les exigences telles que : Traces/espaces plus fins (par exemple 3,5 mil au lieu de 5 mil standard) Impédance contrôlée pour signaux haute vitesse Vias borgnes ou enterrés …augmentent la précision nécessaire lors de la fabrication et impliquent des contrôles plus stricts, ce qui fait grimper le prix du PCB.

Répartition du coût d’un PCBA : composants, fabrication du PCB, assemblage et tests

Approvisionnement en composants PCB : la plus grande variable de coût dans le PCBA

Typiquement, la partie la plus importante et la plus volatile du coût total d’un PCBA est la liste des composants (BOM, Bill of Materials).

Lignes de la BOM :

Ce n’est pas seulement le nombre total de composants qui influence le coût de l’assemblage, mais le nombre de références uniques dans la BOM. Chaque ligne de la BOM (ou « numéro de pièce ») entraîne des frais et une gestion supplémentaire liés à l’approvisionnement et à l’expédition de chaque référence unique. Par conséquent, une conception avec 100 composants dont seulement 10 références uniques coûtera beaucoup moins à assembler qu’une autre avec 100 composants mais 50 références uniques.

Coût et disponibilité des composants PCB :

Quelques composants uniques et coûteux (par ex., FPGA haut de gamme, capteurs spécialisés, microprocesseurs puissants) peuvent rapidement dominer le coût total du PCBA. La disponibilité des composants est également cruciale : si une pièce est difficile à obtenir ou « rare », cela peut augmenter le coût d’approvisionnement et provoquer des retards importants dans le délai de livraison.

L’avantage d’un approvisionnement turnkey

Travailler avec un fournisseur turnkey comme JLCPCB offre un avantage économique significatif. Grâce à son pouvoir d’achat et son large stock de composants disponibles, les clients bénéficient d’un approvisionnement fiable, de coûts de composants réduits et de délais de projet minimisés.

En concevant votre carte, sélectionner des composants dans la bibliothèque de pièces vérifiées et en stock de JLCPCB garantit un approvisionnement plus fluide, un assemblage PCB plus rapide et des coûts de PCBA plus prévisibles.

Main-d’œuvre et technologie d’assemblage PCB : impact sur le coût du PCBA

Le coût total d’un assemblage de carte électronique (PCBA), incluant le placement des composants et la soudure, est principalement déterminé par les besoins en main-d’œuvre et le niveau de sophistication de la technologie d’assemblage.

Technologie d’assemblage PCB (SMT vs. THT)

Surface Mount Technology (SMT) :

processus d’assemblage très automatisé utilisant des machines de pick-and-place à grande vitesse. SMT est la méthode principale utilisée par JLCPCB et est très économique, surtout pour les volumes importants.

Through-Hole Technology (THT) :

Les composants nécessitent généralement une insertion manuelle ou un processus de soudure par vague, ce qui augmente le temps et le coût de main-d’œuvre.

Technologie mixte :

Toute carte nécessitant à la fois des composants SMT et THT sera la plus coûteuse à fabriquer, car elle doit passer par la ligne automatisée SMT puis subir un traitement manuel ou par vague.

Densité des composants et pas fin (fine pitch)

Les cartes avec une densité élevée de composants et/ou des composants à pas très fin (ex. BGA 0,4 mm) nécessitent : Un réglage précis des machines Parfois une vitesse de production plus lente pour garantir l’exactitude. Une vitesse réduite signifie plus de temps machine, ce qui augmente le coût.

Assemblage PCB simple face vs double face

L’un des principaux facteurs multiplicateurs du coût d’assemblage est le placement des composants sur les deux faces de la carte. Le processus SMT doit passer deux fois sur la ligne : Face A : pochoir, pâte à souder, placement des composants et refusion Face B : retournement et répétition du processus SMT. Résultat : presque le double du temps et de la configuration machine, ce qui se reflète dans la part coût assemblage du PCBA personnalisé.

Un résumé de la façon dont les différents choix de conception et de fabrication de PCB disponibles chez JLCPCB peuvent influencer le coût final d’un PCBA.

L’impact du volume de commande et du délai de livraison sur le coût du PCBA

Le prix de chaque carte n’est pas linéaire et dépend fortement de la quantité commandée et du délai requis.

Quantité et coûts NRE

Chaque assemblage PCB, qu’il s’agisse d’un prototype de 5 cartes ou d’une production de 1 000 cartes, inclut toujours des coûts d’ingénierie non récurrents (NRE), qui sont des frais uniques liés à la mise en place d’un nouveau design.

Chez JLCPCB, ces coûts couvrent : La programmation des machines SMT pour votre carte La fabrication du pochoir de pâte à souder découpé au laser pour votre design. Grâce à un haut niveau d’automatisation, JLCPCB peut produire des milliers de petites commandes uniques simultanément, ce qui maintient les coûts de mise en place très bas et rend les prototypes très abordables.

Ces coûts sont fixes, indépendamment de la quantité commandée. Lorsque vous passez d’un prototype de 5 cartes à un lot de 50 cartes, le prix unitaire diminue fortement, car le coût initial est réparti sur un plus grand nombre d’unités. Cette approche est très pratique pour les petites séries et les volumes moyens, permettant d’étendre votre projet progressivement au sein d’un même écosystème.

Délai de livraison

Le délai standard est généralement l’option la plus économique. Si vous souhaitez accélérer la production, cela entraîne un coût supplémentaire pour prioriser votre commande, car il faut interrompre le planning standard pour chaque type d’assemblage. Le coût du délai de livraison express s’ajoute simplement au coût total de votre PCBA.

Conclusion

La manière la plus efficace d’optimiser le coût d’un PCBA est de prendre des décisions réfléchies et informées dès la phase de conception du PCB.

En comprenant l’interaction entre : les principales spécifications du PCB, les composants choisis, la complexité de l’assemblage PCB, et la quantité de cartes à commander. Vous pouvez orienter votre projet vers le budget prévu. La meilleure pratique consiste à considérer le coût comme un paramètre de conception dès le départ.

Il n’existe pas de meilleure façon de mettre ces principes en pratique que d’utiliser un outil interactif, comme la page Instant Quote de JLCPCB. Vous pouvez y tester vos options, par exemple passer de 2 couches à 4 couches, changer la finition de surface ENIG en HASL, ou observer la différence de coût en passant de 10 à 100 unités. L’outil fournit également un détail précis des prix, avant même de décider de commander votre PCB ou PCBA.