【IoT】硬體產品設計：核算「產品原型」成本，這篇文章就夠了

將新產品推向市場的第一個主要步驟就是創建「產品原型」，同時你需要了解原型制作程序將要花費多少錢，

電子產品原型的總成本通常包括印刷電路板 PCB 的成本、組件成本、組裝成本以及外殼成本，

產品原型的成本主要包含兩個部分：「工程成本」和「加工成本」，

對于大多數產品原型，工程成本將占主導地位，尤其是產品復雜性對工程成本影響很大，

一個簡單產品的工程費用可能只有幾萬元 RMB，而真正復雜產品的工程費用可能高達數十萬甚至百萬元 RMB，

因此，降低原型成本的最佳方法是盡可能早地簡化產品，看似“簡單”的功能通常會大大增加開發的復雜性和成本，

當需要購買注塑模具以批量生產外殼（塑料或金屬）時，即使是按鈕位置之類的簡單操作也可能使你多花幾萬元 RMB，

電子產品設計主要有 15 個步驟，包括認證成本都需要計算在內：

• 根據你的市場調研，來定義你的產品；
• 了解產品推向市場的成本和障礙；
• 制定你的計劃，來克服這些成本和障礙；
• 選擇你的發展戰略和團隊；
• 電子部分：電路原理圖的設計；
• 生成電子設備的物料清單（BOM）；
• 設計電子產品的印刷電路板（PCB）；
• 開發電子韌體和軟體；
• 為產品外殼設計：3D 模型；
• 獲得電子和外殼的獨立設計審查；
• 電子產品的 PCB 原型；
• 產品外殼原型；
• 評估 PCB 原型，根據需要修改；
• 評估外殼原型，根據需要進行修改；
• 獲得所需的認證：3C、FCC、RoHS 等 ，

降低產品復雜性可大大降低所有這些成本，從而在有限的預算下將產品推向市場，

衛 Sir 曾經負責過一款鎖具類產品，由于過于追求效果將亞克力面板設計成了弧形，但對客戶來說，該設計是非必須 ，

結果大大增加了加工難度和成本：需要開模，而平面亞克力設計只需要切割加工，

設計工程師一般按小時收費，具體也會受作業地點、作業經驗及年限、受教育程度、專業領域，及以前專案的成功程度等影響，

優秀的工程師可能會以兩倍的速度作業并產生更高的作業質量，而這兩者都將降低你的總體成本，

無論他們的位置或經驗水平如何，如果你沒有經驗來判斷他們的作業質量，你就必須要讓其他的獨立工程師來審查他們的作業，

對于大多數產品，你至少需要一名電子工程師、一名程式員和一名結構工程師，

電子原型

你將為印刷電路板 PCB 的原型支付的費用取決于許多變數，大多數 PCB 需要做成四層板，當然添加更多的層可以幫助減小電路板尺寸，但會增加電路板成本，

盡管電路板成本隨著電路板尺寸的增加而增加，但是層數對成本的影響卻更大，

先進的 PCB 技術（例如，盲孔和埋孔）也可以用于進一步減小電路板尺寸，但是這些技識訓增加數千元 RMB 的原型設計成本，因此僅在絕對必要時才使用它們，

除了電路板的生產和組裝成本外，還有電子元件的成本，

但是對于大多數產品而言，這些組件的成本是最低的，并且幾塊板的總成本通常不到一百元 RMB，

為了更加明晰產品的成本構成，加工測驗及物流費用也需要折算到 BOM 中，

其中影響 PCBA 電路板的價格因素主要包括：元器件采購、PCB 制造、SMT 貼片加工、DIP 插件和 PCBA 測驗，

PCBA 電路板費用：

• PCB 線路板費用 + PCB 測驗費 + PCB 工程費（小批量適用） ；
• 元器件采購費用；
• SMT/DIP 焊接費用；
• PCBA 測驗費用 + 組裝工程費（小批量適用）+ 特殊包裝及物流費用，

1 – PCB 線路板費用

PCBA 電路板組裝加工需要你提供 PCB 檔案和 BOM 清單，PCBA 組裝及加工廠會根據 PCB 檔案制作 PCB 裸板，根據工藝難度來決定 PCB 線路板費用，

PCB 線路板設計具備相當高的復雜性，需要保證制造的精度和準確性，

制造成本取決于設計及 PCB 的用途，有許多現實因素會影響 PCB 線路板成本，

通常，影響 PCB 線路板制造成本的三個最有影響力的因素是板的尺寸，層數以及使用的材料型別，

1.1 – 決定 PCB 線路板制造成本時必須考慮的八個因素

1）PCB 線路板的材料選擇

典型的 PCB 是用 FR4 材料層壓而成的，但是這不足以用于高強度用途的 PCB 線路板，例如，在燃料或航空航天工業中，

2）PCB 線路板本身的實際尺寸

PCB 線路板的尺寸會影響其最終成本，這是影響 PCB 整體價格的第二個關鍵因素，

3）PCB 設計中的層數

層越多，成本越高，當然，這也是決定價格的因素之一，

這里的邏輯是，層數越多，就需要增加生產步驟（層壓程序）的數量，完成制造程序所需的時間和資源就越多，

4）PCB表面處理的型別

PCB 設計選擇的表面處理會影響成本，盡管這是次要因素，但是有些更高等級的表面處理，會增加 PCB 線路板的存盤期，

5）PCB 板上孔的大小

PCB 板上孔的大小和數量將影響最終的生產成本，PCB 板上孔的大小（設計）是影響成本關鍵的決定因素，

6）最小走線寬度和間距

無論電路板尺寸如何，走線寬度和載流能力之間通常存在關聯，

盡管其他因素會影響電流承載能力，但對更寬（更厚）走線的需求將需要更多的材料和作業，

7）PCB 的厚度和長寬比

價格和板厚之間存在相當直接的關聯，更詳細地說，較厚的材料可能會導致更高的采購、層壓和形成 PCB 的成本，

8）自定義或特殊規范

定制或獨特的規格也會增加成本，所以，在做出任何最終設計決定之前，使用仿真可以更好地了解你可能的電路板成本和后續設計要求，

1.2 – PCB 批量報價

PCB 批量報價除了與線路板的層數、定制數量、板材、表面涂覆工藝有關以外，

還與線路板的最小線寬、最小線距、最小孔徑、孔數、以及外形加工方式等相關，

所以需要提供線路板的詳細工藝資訊才能進行準確 PCB 批量報價，

那么，線路板行業對于PCB批量報價是怎么計算價格的呢？

1）小批量按尺寸價格計算

PCB 廠家會根據 PCB 不同的層數、工藝給出每平方厘米的單價，

客戶只需要把PCB 的尺寸換成厘米，然后乘以每平方厘米單價，就能得出所需要生產的 PCB 的單價，

這種計算方式對于對于普通工藝的小批量 PCB 來說是很適用，

舉例說明：

PCB 單面板，FR4 材料，2000 PCS 的訂單，單價為 0.03 元/平方厘米，PCB 尺寸是 10cm*10cm，生產的數量是 2000PCS，單價就等于 10*10*0.03=3元/PCS，

2）大批量按成本精細化價格計算

PCB 的原材料是覆銅板，生產覆銅板的廠家制定了一些固定的尺寸在市場上銷售，

PCB 廠家會根據所要生產的線路板的材料、層數、工藝、數量等引數計算出對應批次線路板的覆銅板利用率，進而算出材料成本，再加上相應人工成本和利潤，就能夠計算出單 PCS 價格，

對于這種報價方式適應大批量PCB線路板訂單，

3）模具費與測驗架費用

不管是大批量還是小批量的 PCB 線路板制造，批量報價都有一個模具費和測驗架費用，

PCB 線路板在做大批量時就要求開模具沖板，這樣就有一套模具費用，

PCB 線路板批量就要開測驗架來測，需要收取相應的測驗架費用，

不過通常線路板廠家對于單款板年下單貨款達到一定數量就會返還模具費用和測驗架費用，

2 – 元器件采購費用

PCBA 電路板加工的第二部分費用是元器件采購費用，

PCBA 廠商根據你提供的 BOM 清單采購你需要的元器件，元器件采購時，由于像電阻電容等盤裝料以及 SMT 貼片損耗的原因，需要涵蓋 5% 左右的材料損耗上浮，通常 PCBA 組裝加工廠商有長期合作的元器件供應商，所以價格會低一點，

3 – SMT 貼片加工費用 ( SMD 貼片 + DIP 插件)

計算 SMT 貼片加工費用要先看你的加工量有多大，小批量通常需要加收工程費，

接下來計算點數乘以點數單價即可，貼片點單價在 0.01-0.015 元之間，點數計算按照 SMT 貼片料 2 個腳一個點計算， DIP 插件 1 個腳 1 個點計算，兩者相乘即可，

SMT 貼片加工價格目前幾乎處于透明階段，多少錢一個點的演算法很簡單，

如某工廠的報價單：

• SMD 貼片料 2 個腳為 1 個點；0402 元件按每個點人民幣 0.018 計算，0603－1206 元件按每個點人民幣 0.015 計算；
• 插件料 1 個腳為 1 個點；按照每個點為人民幣 0.015 計算；
• 插座類 4 個腳為 1 個點；按照每個點為人民幣 0.015 計算；
• 普通 IC，4 個腳為 1 點；按照每個點為人民幣 0.015 計算；
• 密腳IC，2 個腳為 1 個點；按照每個點為人民幣 0.015 計算；
• BGA 2 個腳為 1 個點；按照每個點為人民幣 0.02 計算；
• 機貼大料按照元器件的體積翻倍來計算；
• 后加費用按照 1 小時為人民幣 20 元計算；

SMT 貼片加工報價需要的資料有 BOM 清單、PDF 貼片圖、樣板圖片等，這樣可以提供更加精準的報價，

SMT 貼片加工的主要目的是將貼片元器件貼裝到 PCB 的焊盤上，有的公司將一個焊盤計算為一個點，但也有將兩個焊盤算作一個點的情況，

最簡單的模式，如果一個焊盤計算為一個點的情況下，客戶只需要根據自己 PCB 線路板焊盤數乘以單價，就可以了，

接下來就是確定焊點的單價，如果需要了解SMT加工成本，

PCBA 組裝的基礎是 PCB 線路板，是重要的電子部件，是電子元件的載體，由于它是采用電子印刷術制作的，通常被稱為印刷線路板，

PCBA 就是組裝了元件的 PCB，現在的組裝元件技術一般分為兩種，SMT 貼片以及 DIP 插件技術，而 SMT 是目前電子組裝行業最流行的一種技術和工藝，

SMT表面貼裝技術是一種將無引腳或短引線或球的矩陣排列封裝的表面組裝元器件安裝在 PCB 線路板的表面或其它基板的表面上，通過回流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路組裝技術，

SMT 加工成本：

• 物料：錫膏、助焊劑、膠水、清洗劑等等；
• 工時：PCB 布局、貼片數量等；
• 人工：SMT 不需要很多人，一條線約 3 – 4 人；
• 設備：投資取決于產品的復雜程度，需要用電和惰性氣體；
• 其它：車間需要防靜電、安裝空調、抽風換氣體等等，

SMT 貼片加工費用：點數 X 一個點的單價 + 錫膏、AOI檢測費用 + 下載校準費用 + 組合板切割費用 + 鋼網費用，

在 SMT 貼裝中，按點數計費 + 鋼網 + 錫膏費用 + 下載校準 + 切割板費用是一套很經典的演算法，

目前市場上，焊點單價各有不同，從0.008~0.03元/焊點的價格都有，這個取決于SMT 加工的工藝難度以及 SMT 廠商對于貼片質量控制要求和能力決定，

往往價格便宜的，可能沒有測驗環節，沒有物料檢驗環節，對于整個批次的 SMT 貼片質量難以得到保障，產品的一致性和可靠性也會存在很大的后期隱患，

貼片價格稍微高一點的廠家，會有品質控制流程，也能提供更好的交貨周期和服務，

通常 PCB 樣品的加工是按照款數收費的，100 片以內的為 SMT 貼片打樣訂單，板子的難易程度，做程式的時間，上機轉線的時間不同，收取的費用也是不同的，通常在 600 元到 8000 元不等，

小批量 SMT 貼片加工的訂單在按點數計算后，會看板子元件的種類， 除錯貼片機的時間，做首件的難度不同加收一點開機費，

SMT 貼片需要用到鋼網，根據 PCB 板的大小，需要開不同型號的鋼網，

根據 PCBA 板上芯片的精密度，選擇開電拋光鋼網或普通鋼網，不同的鋼網型號類別鋼網費用大概在 100~350 之間，

當然，客戶也可以自己提供鋼網，

綜合以上所述，SMT 貼片加工費用計算就是 SMT 貼片加工費 = 點數*1個點的單價(加工費其中包括：紅膠、錫膏、AOI檢測等費用)，同時還需要鋼網費，另外如果客戶需要涂敷三防漆，那么就需要加上三防漆的費用，當然特殊情況特殊對待，特殊的工藝也是另外算的，

4 – PCBA 測驗費和組裝費

PCBA 測驗的成本主要有測驗人工成本 + 治具 + 輔材，

測驗人工的費用按每小時計算，制作測驗治具的費用主要看市場行情，輔材主要是示波器和電腦等器材，

把它們相加就可以得出 PCBA 測驗費用，將以上4部分費用相加，就是 PCBA 電路板加工費用，

外殼原型

外殼成本取決于你是否需要定制設計或是否可以使用庫存或公版外殼，

庫存或公版外殼通常只需花費幾元 RMB，也就是單個物料成本，

定制外殼原型將花費數千元 RMB，一般可能會涉及開模加工，具體價格取決于尺寸，復雜性和所需的零件數量，

結論

隨著產量的增加，所有這些成本將大大降低，原型的成本不應與產品的制造成本相混淆，

即使從 2 個單位增加到 20 個單位，也會對單價產生巨大影響，

最重要的事情是，你需要花費大量的精力簡化產品，以使其更可行地進行原型設計并最終推向市場，

作者：衛Sir，公眾號：簡一商業

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