機械穴あけとレーザー穴あけのコストのトレードオフ

PCB の製造コストは、中～大量の製造工程で非常に重要になります。ボードごとに数ペニーの違いが、時間の経過とともに多額の金額になる可能性があります。機械的穴あけまたはレーザー穴あけの使用を決定する際には、関連する固定費と変動費を徹底的に分析する必要があります。

PCB でマイクロビアを使用することを選択した場合、考慮すべき側面の 1 つは、機械的な穴あけではなくレーザー穴あけを使用する場合のコストです。レーザーカッターは高価な機器ですが、これらのシステムは長寿命です。機械式ドリルは安価ですが、摩耗が早く、交換が必要です。では、これらの各方法はいつ使用する必要がありますか?

PCB にビアを配置する正しい方法は、主にサイズと基板の材料に依存しますが、穴の密度に関連するコストのトレードオフもあります。外径約 0.1mm のビアホールを備えた標準の FR-4 は、CNC マシンで機械的に穴あけできます。より大きな直径のビアには、引き続きレーザードリリングを使用できます。ただし、ホール密度があるレベルに達すると、コストのトレードオフが発生します。

レーザー穴あけと比較して機械穴あけに関連する生産コストを調べると、穴密度が臨界レベルを超えて増加すると、機械穴あけのコストがレーザー穴あけを上回る傾向があることがわかります。コストは、ボードに配置する必要のあるビアの数に比例して増加します。機械的穴あけはレーザー穴あけよりも固定費が低く、レーザー穴あけは変動費が低くなります。

このコストの違いの主な理由は、機械的な穴あけに伴う工具コストです。ドリルビットは摩耗し、最終的には交換する必要がありますが、レーザードリルではこれらの変動費は発生しません。ある時点で、2 つの穴あけ方法の合計コストが同じになるような重大な穴密度があります。 0.1 mm のマイクロビアの場合、臨界密度は 1 平方 dm あたり約 10 個の穴です。レーザードリリングは、より高いビア密度でより低い総コストを実現します。

上記のコストのトレードオフは、パッド内ビアの設計にも当てはまります。 PCB 上のパッドにビアを配置したら、ビアを介したはんだの吸い上げを防ぐために、ビアに導電性ペーストを充填するか、導体の固体層でテントを張る必要があります。ビアインパッドメッキ (VIPPO) 構造を使用して、はんだ上がりを防止することもできます。

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