【IoT】硬件产品设计：核算「产品原型」成本，这篇文章就够了

将新产品推向市场的第一个主要步骤就是创建「产品原型」，同时你需要了解原型制作过程将要花费多少钱。

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电子产品原型的总成本通常包括印刷电路板 PCB 的成本、组件成本、组装成本以及外壳成本。

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产品原型的成本主要包含两个部分：「工程成本」和「加工成本」。

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对于大多数产品原型，工程成本将占主导地位，尤其是产品复杂性对工程成本影响很大。

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一个简单产品的工程费用可能只有几万元 RMB，而真正复杂产品的工程费用可能高达数十万甚至百万元 RMB。

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因此，降低原型成本的最佳方法是尽可能早地简化产品，看似“简单”的功能通常会大大增加开发的复杂性和成本。

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当需要购买注塑模具以批量生产外壳（塑料或金属）时，即使是按钮位置之类的简单操作也可能使你多花几万元 RMB。

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电子产品设计主要有 15 个步骤，包括认证成本都需要计算在内：

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• 根据你的市场调研，来定义你的产品；
• 了解产品推向市场的成本和障碍；
• 制定你的计划，来克服这些成本和障碍；
• 选择你的发展战略和团队；
• 电子部分：电路原理图的设计；
• 生成电子设备的物料清单（BOM）；
• 设计电子产品的印刷电路板（PCB）；
• 开发电子固件和软件；
• 为产品外壳设计：3D 模型；
• 获得电子和外壳的独立设计审查；
• 电子产品的 PCB 原型；
• 产品外壳原型；
• 评估 PCB 原型，根据需要修改；
• 评估外壳原型，根据需要进行修改；
• 获得所需的认证：3C、FCC、RoHS 等 。

降低产品复杂性可大大降低所有这些成本，从而在有限的预算下将产品推向市场。

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卫 Sir 曾经负责过一款锁具类产品，由于过于追求效果将亚克力面板设计成了弧形，但对客户来说，该设计是非必须 。

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结果大大增加了加工难度和成本：需要开模，而平面亚克力设计只需要切割加工。

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设计工程师一般按小时收费，具体也会受工作地点、工作经验及年限、受教育程度、专业领域，及以前项目的成功程度等影响。

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优秀的工程师可能会以两倍的速度工作并产生更高的工作质量，而这两者都将降低你的总体成本。

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无论他们的位置或经验水平如何，如果你没有经验来判断他们的工作质量，你就必须要让其他的独立工程师来审查他们的工作。

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对于大多数产品，你至少需要一名电子工程师、一名程序员和一名结构工程师。

电子原型

你将为印刷电路板 PCB 的原型支付的费用取决于许多变量，大多数 PCB 需要做成四层板，当然添加更多的层可以帮助减小电路板尺寸，但会增加电路板成本。

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尽管电路板成本随着电路板尺寸的增加而增加，但是层数对成本的影响却更大。

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先进的 PCB 技术（例如，盲孔和埋孔）也可以用于进一步减小电路板尺寸，但是这些技术会增加数千元 RMB 的原型设计成本，因此仅在绝对必要时才使用它们。

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除了电路板的生产和组装成本外，还有电子元件的成本。

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但是对于大多数产品而言，这些组件的成本是最低的，并且几块板的总成本通常不到一百元 RMB。

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为了更加明晰产品的成本构成，加工测试及物流费用也需要折算到 BOM 中。

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其中影响 PCBA 电路板的价格因素主要包括：元器件采购、PCB 制造、SMT 贴片加工、DIP 插件和 PCBA 测试。

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PCBA 电路板费用：

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• PCB 线路板费用 + PCB 测试费 + PCB 工程费（小批量适用） ；
• 元器件采购费用；
• SMT/DIP 焊接费用；
• PCBA 测试费用 + 组装工程费（小批量适用）+ 特殊包装及物流费用。

1 – PCB 线路板费用

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PCBA 电路板组装加工需要你提供 PCB 文件和 BOM 清单，PCBA 组装及加工厂会根据 PCB 文件制作 PCB 裸板，根据工艺难度来决定 PCB 线路板费用。

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PCB 线路板设计具备相当高的复杂性，需要保证制造的精度和准确性。

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制造成本取决于设计及 PCB 的用途，有许多现实因素会影响 PCB 线路板成本。

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通常，影响 PCB 线路板制造成本的三个最有影响力的因素是板的尺寸，层数以及使用的材料类型。

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1.1 – 决定 PCB 线路板制造成本时必须考虑的八个因素

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1）PCB 线路板的材料选择

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典型的 PCB 是用 FR4 材料层压而成的，但是这不足以用于高强度用途的 PCB 线路板，例如，在燃料或航空航天工业中。

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2）PCB 线路板本身的实际尺寸

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PCB 线路板的尺寸会影响其最终成本，这是影响 PCB 整体价格的第二个关键因素。

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3）PCB 设计中的层数

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层越多，成本越高。当然，这也是决定价格的因素之一。

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这里的逻辑是，层数越多，就需要增加生产步骤（层压过程）的数量，完成制造过程所需的时间和资源就越多。

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4）PCB表面处理的类型

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PCB 设计选择的表面处理会影响成本，尽管这是次要因素，但是有些更高等级的表面处理，会增加 PCB 线路板的存储期。

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5）PCB 板上孔的大小

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PCB 板上孔的大小和数量将影响最终的生产成本，PCB 板上孔的大小（设计）是影响成本关键的决定因素。

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6）最小走线宽度和间距

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无论电路板尺寸如何，走线宽度和载流能力之间通常存在关联。

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尽管其他因素会影响电流承载能力，但对更宽（更厚）走线的需求将需要更多的材料和工作。

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7）PCB 的厚度和长宽比

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价格和板厚之间存在相当直接的关联，更详细地说，较厚的材料可能会导致更高的采购、层压和形成 PCB 的成本。

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8）自定义或特殊规范

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定制或独特的规格也会增加成本，所以，在做出任何最终设计决定之前，使用仿真可以更好地了解你可能的电路板成本和后续设计要求。

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1.2 – PCB 批量报价

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PCB 批量报价除了与线路板的层数、定制数量、板材、表面涂覆工艺有关以外。

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还与线路板的最小线宽、最小线距、最小孔径、孔数、以及外形加工方式等相关。

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所以需要提供线路板的详细工艺信息才能进行准确 PCB 批量报价。

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那么，线路板行业对于PCB批量报价是怎么计算价格的呢？

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1）小批量按尺寸价格计算

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PCB 厂家会根据 PCB 不同的层数、工艺给出每平方厘米的单价。

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客户只需要把PCB 的尺寸换成厘米，然后乘以每平方厘米单价，就能得出所需要生产的 PCB 的单价。

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这种计算方式对于对于普通工艺的小批量 PCB 来说是很适用。

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举例说明：

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PCB 单面板，FR4 材料，2000 PCS 的订单，单价为 0.03 元/平方厘米，PCB 尺寸是 10cm*10cm，生产的数量是 2000PCS，单价就等于 10*10*0.03=3元/PCS。

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2）大批量按成本精细化价格计算

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PCB 的原材料是覆铜板，生产覆铜板的厂家制定了一些固定的尺寸在市场上销售。

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PCB 厂家会根据所要生产的线路板的材料、层数、工艺、数量等参数计算出对应批次线路板的覆铜板利用率，进而算出材料成本，再加上相应人工成本和利润，就能够计算出单 PCS 价格。

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对于这种报价方式适应大批量PCB线路板订单。

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3）模具费与测试架费用

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不管是大批量还是小批量的 PCB 线路板制造，批量报价都有一个模具费和测试架费用。

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PCB 线路板在做大批量时就要求开模具冲板，这样就有一套模具费用。

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PCB 线路板批量就要开测试架来测，需要收取相应的测试架费用。

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不过通常线路板厂家对于单款板年下单货款达到一定数量就会返还模具费用和测试架费用。

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2 – 元器件采购费用

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PCBA 电路板加工的第二部分费用是元器件采购费用。

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PCBA 厂商根据你提供的 BOM 清单采购你需要的元器件，元器件采购时，由于像电阻电容等盘装料以及 SMT 贴片损耗的原因，需要涵盖 5% 左右的材料损耗上浮，通常 PCBA 组装加工厂商有长期合作的元器件供应商，所以价格会低一点。

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3 – SMT 贴片加工费用 ( SMD 贴片 + DIP 插件)

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计算 SMT 贴片加工费用要先看你的加工量有多大，小批量通常需要加收工程费。

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接下来计算点数乘以点数单价即可，贴片点单价在 0.01-0.015 元之间，点数计算按照 SMT 贴片料 2 个脚一个点计算， DIP 插件 1 个脚 1 个点计算，两者相乘即可。

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SMT 贴片加工价格目前几乎处于透明阶段，多少钱一个点的算法很简单。

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如某工厂的报价单：

• SMD 贴片料 2 个脚为 1 个点；0402 元件按每个点人民币 0.018 计算，0603－1206 元件按每个点人民币 0.015 计算；
• 插件料 1 个脚为 1 个点；按照每个点为人民币 0.015 计算；
• 插座类 4 个脚为 1 个点；按照每个点为人民币 0.015 计算；
• 普通 IC，4 个脚为 1 点；按照每个点为人民币 0.015 计算；
• 密脚IC，2 个脚为 1 个点；按照每个点为人民币 0.015 计算；
• BGA 2 个脚为 1 个点；按照每个点为人民币 0.02 计算；
• 机贴大料按照元器件的体积翻倍来计算；
• 后加费用按照 1 小时为人民币 20 元计算；

SMT 贴片加工报价需要的资料有 BOM 清单、PDF 贴片图、样板图片等，这样可以提供更加精准的报价。

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SMT 贴片加工的主要目的是将贴片元器件贴装到 PCB 的焊盘上，有的公司将一个焊盘计算为一个点，但也有将两个焊盘算作一个点的情况。

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最简单的模式，如果一个焊盘计算为一个点的情况下，客户只需要根据自己 PCB 线路板焊盘数乘以单价，就可以了。

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接下来就是确定焊点的单价，如果需要了解SMT加工成本。

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PCBA 组装的基础是 PCB 线路板，是重要的电子部件，是电子元件的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，通常被称为印刷线路板。

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PCBA 就是组装了元件的 PCB，现在的组装元件技术一般分为两种，SMT 贴片以及 DIP 插件技术，而 SMT 是目前电子组装行业最流行的一种技术和工艺。

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SMT表面贴装技术是一种将无引脚或短引线或球的矩阵排列封装的表面组装元器件安装在 PCB 线路板的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路组装技术。

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SMT 加工成本：

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• 物料：锡膏、助焊剂、胶水、清洗剂等等；
• 工时：PCB 布局、贴片数量等；
• 人工：SMT 不需要很多人，一条线约 3 – 4 人；
• 设备：投资取决于产品的复杂程度，需要用电和惰性气体；
• 其它：车间需要防静电、安装空调、抽风换气体等等。

SMT 贴片加工费用：点数 X 一个点的单价 + 锡膏、AOI检测费用 + 下载校准费用 + 组合板切割费用 + 钢网费用。

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在 SMT 贴装中，按点数计费 + 钢网 + 锡膏费用 + 下载校准 + 切割板费用是一套很经典的算法。

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目前市场上，焊点单价各有不同，从0.008~0.03元/焊点的价格都有，这个取决于SMT 加工的工艺难度以及 SMT 厂商对于贴片质量控制要求和能力决定。

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往往价格便宜的，可能没有测试环节，没有物料检验环节，对于整个批次的 SMT 贴片质量难以得到保障，产品的一致性和可靠性也会存在很大的后期隐患。

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贴片价格稍微高一点的厂家，会有品质控制流程，也能提供更好的交货周期和服务。

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通常 PCB 样品的加工是按照款数收费的，100 片以内的为 SMT 贴片打样订单，板子的难易程度，做程序的时间，上机转线的时间不同，收取的费用也是不同的，通常在 600 元到 8000 元不等。

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小批量 SMT 贴片加工的订单在按点数计算后，会看板子元件的种类， 调试贴片机的时间，做首件的难度不同加收一点开机费。

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SMT 贴片需要用到钢网，根据 PCB 板的大小，需要开不同型号的钢网。

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根据 PCBA 板上芯片的精密度，选择开电抛光钢网或普通钢网。不同的钢网型号类别钢网费用大概在 100~350 之间。

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当然，客户也可以自己提供钢网。

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综合以上所述，SMT 贴片加工费用计算就是 SMT 贴片加工费 = 点数*1个点的单价(加工费其中包括：红胶、锡膏、AOI检测等费用)，同时还需要钢网费，另外如果客户需要涂敷三防漆，那么就需要加上三防漆的费用，当然特殊情况特殊对待，特殊的工艺也是另外算的。

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4 – PCBA 测试费和组装费

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PCBA 测试的成本主要有测试人工成本 + 治具 + 辅材。

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测试人工的费用按每小时计算，制作测试治具的费用主要看市场行情，辅材主要是示波器和电脑等器材。

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把它们相加就可以得出 PCBA 测试费用，将以上4部分费用相加，就是 PCBA 电路板加工费用。

外壳原型

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外壳成本取决于你是否需要定制设计或是否可以使用库存或公版外壳。

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库存或公版外壳通常只需花费几元 RMB，也就是单个物料成本。

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定制外壳原型将花费数千元 RMB，一般可能会涉及开模加工，具体价格取决于尺寸，复杂性和所需的零件数量。

结论

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随着产量的增加，所有这些成本将大大降低，原型的成本不应与产品的制造成本相混淆。

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即使从 2 个单位增加到 20 个单位，也会对单价产生巨大影响。

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最重要的事情是，你需要花费大量的精力简化产品，以使其更可行地进行原型设计并最终推向市场。

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作者：卫Sir，公众号：简一商业

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