Leiterplatten-Angebot berechnen: Material, Nutzen und NRE

Zwei Fertiger kalkulieren dasselbe Gerber-Paket. Der eine nennt 4,80 US-Dollar pro Leiterplatte, der andere 7,10 US-Dollar. Keiner lügt. Sie bewerten unterschiedliche Dinge: eine andere Nutzenausnutzung, ein anderes Laminat, eine andere Testabdeckung und eine andere Annahme zur Ausbeute.

Die meisten Einkäufer vergleichen nur den Endpreis. Genau so wird aus einem günstigen Angebot sechs Wochen später ein teures Projekt.

Dieser Artikel zerlegt ein Leiterplattenangebot in die fünf Kostenblöcke, die jeder Fertiger kalkuliert, rechnet ein Beispiel durch und liefert eine Checkliste, mit der Sie Angebote vor der Vergabe vergleichen.

Der Preis wird pro Nutzen berechnet, nicht pro Leiterplatte

Eine Leiterplatte entsteht auf einem Nutzen, nicht als einzelne Platine. Die Nutzengröße ist durch die Laminierpresse und die Anlagen vorgegeben – üblicherweise 18 × 24 Zoll (457 × 610 mm) oder 21 × 24 Zoll.

Ihre Leiterplatte wird mit Fräsabständen, Werkzeugstreifen und Randzugaben auf diesem Nutzen angeordnet. Daraus folgen zwei Dinge:

1. Die Materialkosten pro Einheit ergeben sich aus dem Nutzenpreis geteilt durch die Anzahl der fehlerfreien Leiterplatten pro Nutzen – nicht nach Leiterplattenfläche.
2. Ein Nutzen mit 20 Platinen und ein nur 10 mm größerer Nutzen mit 15 Platinen können pro Platine mehr als 30 % teurer sein, obwohl die Fläche nur um 21 % zunimmt.

Die Nutzenausnutzung lässt sich einfach berechnen:

Ausnutzung = (Leiterplattenfläche × Platinen pro Nutzen) ÷ Nutzenfläche

Nehmen wir eine Leiterplatte von 100 × 100 mm auf einem 18 × 24 Zoll großen Nutzen mit 5 mm Fräsabstand. Das Raster ergibt 4 Spalten × 5 Reihen = 20 Platinen, also etwa 72 % Ausnutzung (20 × 10.000 mm² ÷ 278.770 mm²).

Vergrößern Sie die Leiterplatte auf 110 × 110 mm – 10 mm pro Seite –, wird der Rasterabstand 115 mm und es passen nur noch 3 × 5 = 15 Platinen auf den Nutzen, etwa 65 % Ausnutzung. Die Fläche wächst um 21 %, der Nutzen liefert aber 25 % weniger Platinen – die Materialkosten pro Platine steigen um ein Drittel. Die 7 Prozentpunkte Ausnutzungsverlust sind reiner Nutzenverschnitt.

Deshalb kann eine Verkleinerung um 10 mm mehr bringen als 10 % mehr Stückzahl – und deshalb ist die Frage „Kann der Rand schmaler?“ eine berechtigte Kostenfrage.

Die fünf Kostenblöcke jedes Angebots

Ein Angebot, das nur einen Stückpreis nennt, verschweigt, welcher dieser Blöcke die Zahl treibt. Fragen Sie nach der Aufschlüsselung – ein Fertiger, der sie nicht liefern kann, rät.

Materialkosten: der Hebel bei der Nutzenausnutzung

Die Materialposition ist nicht „Laminatpreis pro Quadratmeter“. Sie lautet:

Materialkosten pro Leiterplatte = Nutzenpreis ÷ (Platinen pro Nutzen × Ausbeute)

Beispiel: 4-lagiger FR4-Nutzen zu 40 US-Dollar, 20 Platinen pro Nutzen und 95 % Ausbeute:

• 40 $ ÷ 20 = 2,00 $ pro Leiterplatte bei 100 % Ausbeute
• 40 $ ÷ (20 × 0,95) = 2,11 $ pro Leiterplatte bei 95 % Ausbeute

Kleine Ausbeuteunterschiede wirken pro Leiterplatte unbedeutend, bei 5.000 Stück werden sie deutlich. Hier zeigt sich auch die Laminatwahl: Ein High-Tg- oder halogenfreies Laminat kann 15–30 % auf die Materialposition aufschlagen, ein Hochfrequenzmaterial ein Vielfaches.

Prozesskosten: Was die Zahl wirklich bestimmt

Die Prozesskosten hängen von der Anzahl der Schritte und dem Ausbeuterisiko jedes Schritts ab – nicht nur von der Fläche. Grob nach Wirkung:

• Lagenzahl. Jedes zusätzliche Paar bringt Innenlagenbelichtung, Laminieren, Bohren und Galvanisieren mit sich. Eine 8-Lagen-Platine ist kostenmäßig nicht „doppelt eine 4-Lagen-Platine“, sondern ein anderer Prozessfluss.
• Lochzahl und Aspektverhältnis. Tausende kleine Löcher kosten mehr als Hunderte große. Ein Aspektverhältnis über 8:1 oder 10:1 verengt das Prozessfenster und verlangsamt das Bohren.
• Mikrovias und sequenzielles Laminieren. Lasergebohrte Vias und mehrere Laminierzyklen sind der Hauptkostentreiber bei HDI. Ein 2+N+2-Aufbau ist kein 1+N+1-Aufbau mit mehr Lagen.
• Via-Fill und Via-in-Pad. Harzverfüllung, Planarisieren und Kappen erfordern zusätzliche Schritte und Prüfungen.
• Impedanzkontrolle. Testcoupons, Stackup-Abstimmung und TDR-Messung kosten Engineering- und Testzeit.
• Oberflächenbeschichtung. Bleifreies HASL ist die günstigste Option. ENIG bringt einen Nickel-Gold-Prozess mit. Hartgold auf Randkontakten kostet mehr.
• Sonderprozesse. Rückbohren, Halblöcher, Dickkupfer, Einpresslöcher und enge Toleranzen bedeuten zusätzliche Handhabung und Ausbeuteverlust.

Ausbeuteverluste summieren sich über die Schritte. Ein Prozess mit vierzig Schritten und 2 % Verlust pro Schritt endet nicht bei 92 %, sondern eher bei 45 %. Deshalb hängen die echten Kosten eines Fertigers an seiner Prozesskontrolle, nicht nur am Materialeinkauf.

NRE: der Block, den Einkäufer vergessen

NRE (Non-Recurring Engineering) deckt die einmaligen Arbeiten ab: Werkzeuge und Vorrichtungen, Testerstellung, Schablone (für die Bestückung), Erstmusterprüfung und Engineering-Prüfung.

NRE ist fix. Auf die Menge umgelegt dominiert sie kleine Aufträge:

Das erklärt die Frage „Warum sind 10 Stück so teuer?“ vollständig. An der zehnten Leiterplatte kostet nichts 12 $ – an der ersten schon.

Ein Rechenbeispiel

Annahmen (beispielhaft – durch aktuelle Daten ersetzen):

• 4-lagiges FR4, 1,6 mm, 1 oz, ENIG
• 100 × 100 mm, 20 Platinen auf einem 18 × 24 Zoll großen Nutzen
• Nutzenpreis 40 $; Fertigung 60 $ pro Nutzen; Test 0,30 $ pro Leiterplatte; NRE 120 $

Der Sprung von 10 auf 100 Stück beträgt 62 %. Das ist kein Mengenrabatt, sondern die Amortisation der NRE. Echte Mengenpreise beginnen, wenn die NRE abgedeckt ist, und kommen aus Nutzenpreis-Staffeln, besserer Ausbeute und Verschachtelung.

Warum zwei Angebote um 40 % abweichen

Wenn Angebote auseinandergehen, liegt es fast immer an einem dieser Punkte:

1. Unterschiedliche Nutzenausnutzung. Der eine Fertiger legt 20 Platinen pro Nutzen, der andere 15.
2. Unterschiedliche Laminatquelle. Markenprodukt oder gleichwertige Alternative.
3. Unterschiedliche Ausbeuteannahme. Der eine kalkuliert mit 95 %, der andere mit 85 % und rechnet eine Marge ein.
4. Unterschiedliche Testabdeckung. 100 % elektrischer Test und Impedanzcoupons statt Stichprobenprüfung.
5. Unterschiedliche Schichtdicke. ENIG mit 1–3 µin ist nicht dasselbe Produkt wie ENIG mit 3–6 µin.
6. Unterschiedliche Abnahmeklasse. IPC-Klasse 2 gegen Klasse 3 verändert Prüfung und Ausschuss.
7. Unterschiedliche Incoterms und Lieferzeiten. Ab Werk gegen DDP, 5 Tage gegen 15.
8. Versteckte NRE. Separat ausgewiesen oder bereits im Stückpreis enthalten.

So vergleichen Sie Angebote fair

Senden Sie allen drei Lieferanten dasselbe Paket und lassen Sie sich bestätigen:

• Stackup, Laminatmarke und Tg
• Kupfergewicht pro Lage
• Oberflächenbeschichtung und Dicke
• IPC-Abnahmeklasse (2 oder 3)
• Testabdeckung (100 % E-Test, Impedanzcoupons, AOI)
• Ob NRE enthalten ist und was sie abdeckt
• Incoterm, Lieferzeit und Eilkosten
• Nutzenausnutzung oder Platinen pro Nutzen

Ein Lieferant, der die Platinen pro Nutzen nicht nennt, optimiert in der Regel nicht Ihre Kosten – sondern seine Marge.

FAQ

Warum ist der Stückpreis bei 10 Stück so viel höher?
NRE ist fix. Bei 10 Stück schlagen 120 $ Werkzeug und Programmierung mit 12 $ pro Leiterplatte zu. Bei 1.000 Stück sind es 0,12 $.

Ist das günstigste Angebot immer das riskanteste?
Nicht immer, aber ein Angebot 30–40 % unter den anderen unterstellt meist geringere Ausbeute, dünnere Beschichtung oder weniger Testabdeckung. Fragen Sie nach. Ein Feldausfall kostet weit mehr als die Differenz.

Ändert die Nutzenbildung wirklich den Preis?
Ja. Eine Änderung der Leiterplattengröße um 10 mm kann den Nutzen von 20 auf 15 Platinen reduzieren – 25 % weniger pro Nutzen und etwa ein Drittel mehr Laminat pro Leiterplatte. Das ist einer der wenigen Kostenhebel, die ohne Designänderung wirken.

Kann man auf NRE verzichten?
Sie lässt sich in den Stückpreis einrechnen oder mit einer Folgeorder verrechnen. Kostenlos ist sie selten – jemand zahlt für Vorrichtung und Programmierung.

Was Sie für ein genaues Angebot senden sollten

• Gerber- oder ODB++-Paket
• Stackup- und Impedanzanforderungen, falls vorhanden
• Laminat- und Oberflächenspezifikation
• Mengenstaffeln, die Sie tatsächlich bestellen wollen
• Abnahmeklasse und kundenspezifische Norm
• Lieferort und gewünschtes Datum

Senden Sie diese sechs Unterlagen, dann kann ein Fertiger ohne Raten kalkulieren. Detailliertes Angebot anfordern mit ausgewiesener Nutzenausnutzung, oder starten Sie mit unserer Vorlage für eine Angebotsanfrage um sicherzustellen, dass nichts fehlt.

Geprüft vom Prozessteam von Benchuang.