PCB-Teiletausch, der die BOM-Kosten senken kann

Wenn Sie ein Produkt in die Serienproduktion übernehmen, wechselt der größte Kostenfaktor von der PCB zur Stückliste (BOM). Dies gilt insbesondere bei Produkten mit vielen integrierten Schaltkreisen, großen Prozessoren und einigen Spezialchips wie Sensoren oder FPGAs. Wenn ein großer Treiber für den Produkterfolg die Kostenwettbewerbsfähigkeit ist, ist es hilfreich zu wissen, wo Kosten reduziert werden können, ohne die Leistung oder das Benutzererlebnis des Produkts zu beeinträchtigen.

Wenn die BOM-Kosten ein so großer Treiber sind, dann muss es einige Teiletausche geben, die helfen können, die gesamten BOM-Kosten zu reduzieren. In diesem Artikel werden wir uns einige Möglichkeiten zur Reduzierung der Teilekosten ansehen, die Sie vielleicht noch nicht in Betracht gezogen haben. Oft können diese ohne größere Änderungen an der Schaltungsfunktionalität oder -zuverlässigkeit implementiert werden. Und in einigen Fällen können sie helfen, die Montagekosten zu reduzieren.

Große Prozessoren

Diese Teile erhalten (und verdienen) die meiste Aufmerksamkeit, weil die Verarbeitungsleistung ein großer Ermöglicher vieler Produktfunktionen ist. Große Prozessoren können auch viele Kosten in der BOM tragen, selbst wenn mäßig teure Prozessoren nur an zweiter Stelle nach großen mechanischen Teilen und Verbindern in Bezug auf die Kosten stehen. Bestimmte Mikrocontroller, MPUs und FPGAs sind alle Kandidaten für einen Teiletausch, der die Kosten eines neuen Produkts reduzieren wird.

Das Ziel bei diesen Tauschaktionen ist es, Funktionen, die für das Endprodukt wichtig sind, nicht zu eliminieren. Einige Strategien für diesen Typ kostengünstigeren Teiletausch umfassen:

• Verwendung eines kleineren Bauteilgehäuses in derselben Bauteilnummernserie
• Verwendung eines Bauteils mit unterschiedlichen Temperaturbewertungen
• Verwendung eines Bauteils in einem alternativen Gehäuse

Große Prozessoren sind möglicherweise in günstigeren Verpackungen erhältlich, wie diesem QFP.

Obwohl diese Teile in den meisten Entwürfen die wichtigsten sind, haben sie die geringste Anzahl möglicher Ersatzteile innerhalb der Produktlinien eines gegebenen Anbieters. Prozessoren sind auch nicht austauschbar zwischen Anbietern, daher ist es leicht, in eine Abhängigkeit zu geraten, wenn man nicht frühzeitig geeignete Alternativen identifiziert.

Gängige ASICs

Die Idee eines „gemeinsamen“ ASIC bezieht sich auf eine breite Menge von ASICs, die ähnliche Funktionen über Anbieter hinweg bieten. Zum Beispiel gibt es viele Kategorien von ICs, die standardisierte Funktionen bieten und mit Komponenten anderer Anbieter austauschbar sind:

• Logikgatter-ICs
• Analog-/Verstärker-ICs
• Schnittstellen-ICs (Pegelwandler, Multiplexer, Schalter usw.)
• Sensoren (Temperatur, Druck usw.)
• Mixed-Signal-ICs (ADCs und DACs)
• Lineare Regler
• Verschiedene Teile: Oszillatoren, PWM-Generatoren, Spannungsreferenzen usw.

Einige dieser Teile könnten pin-zu-pin Austausch zwischen verschiedenen Anbietern sein, sodass es viele Möglichkeiten gibt, sich nach unterschiedlichen Teilen umzusehen. Selbst wenn Teile nicht pin-zu-pin kompatibel sind, gibt es möglicherweise Möglichkeiten, funktional äquivalente Teile zu finden, die keine großen Änderungen im PCB-Layout erfordern, sodass Sie immer noch eine Teilekostenreduktion erzielen können, die sich bei hohen Stückzahlen schnell skaliert.

Passive Bauelemente

Die meisten Teile in einer PCBA werden passive Komponenten sein, die in einer Vielzahl von Größen, Toleranzen und Verpackungen vorkommen können. Obwohl passive Bauelemente einfache Teile sind, birgt das Austauschen von Passiven einige Risiken, die ich in der untenstehenden Tabelle dargelegt habe.

Offensichtlich variiert das Risikoniveau je nach Art des Teils, das Sie in Betracht ziehen könnten, erheblich zu tauschen. Manchmal ist der häufigste Tausch ein Toleranztausch, von hoher Präzision zu niedriger Präzision, und wird typischerweise für Kondensatoren und Widerstände durchgeführt. Einige passive Bauelemente, insbesondere Dioden, sollten nicht allein aufgrund des Preises getauscht werden, da sie möglicherweise eine andere sehr wichtige Aufgabe erfüllen, wie die Gleichrichtung in einem Schaltnetzteil.

Welche Teile sollten nicht getauscht werden

Wenn Ihr einziges Ziel die Kostensenkung ist, Sie aber nicht an Zuverlässigkeit verlieren möchten, dann gibt es einige Teile, die wahrscheinlich am besten unangetastet bleiben. Der Grund ist, dass die potenziellen Zuverlässigkeitsrisiken die Kosteneinsparungen durch einen Teiletausch überwiegen können, oder diese Teile könnten zu viel zusätzliche Tests erfordern, um vor der Skalierung zu qualifizieren. Es gibt zwei große Bereiche, auf die dies zutrifft: induktive Komponenten (speziell Transformatoren) und Steckverbinder.

Einige Transformatoren werden speziell ausgewählt und in eine Schaltung integriert, basierend darauf, wie sie mit anderen Komponenten interagieren, um niedrige EMI, geringe thermische Belastung und hohe Zuverlässigkeit zu bieten. Dies ist definitiv der Fall bei Hochleistungs-DC/DC-Wandlern; oft gibt es keinen geeigneten Ersatz für einen Transformator, der nicht auch das Ändern von etwas anderem in der Schaltung erfordern würde und weitere Qualifizierungen dieser Änderungen im Test.

Bei Steckverbindern gibt es mehrere zu berücksichtigende Spezifikationen, einschließlich des Formfaktors. Tatsächlich könnte ein kostengünstigeres Teil einen größeren Steckverbinder erfordern, und das ist möglicherweise nicht akzeptabel in Ihrem Design. Der Formfaktor gilt auch bei Magnetik, sowohl für Induktoren als auch für Transformatoren; es gibt einfach nicht immer direkte Ersatzteile, die denselben Formfaktor, die gleichen Spezifikationen und geringere Kosten haben.

Da mehr Kapazität und Inventar in den Elektronikmarkt einfließen, wird Octopart hier sein, um Ihnen die neuesten Entwicklungen zu bringen. Wann immer Sie Komponenten für Ihre Stückliste suchen, nutzen Sie die erweiterten Such- und Filterfunktionen und das BOM Tool, um die richtigen Teile und Quellen zu finden und Ihre Komponentenbestellungen zu planen. Sie finden auch vorgeschlagene Alternativen auf den Komponentenseiten von Octopart und aktuelle Daten zu Distributorenpreisen, Teileinventar und Teilespezifikationen.

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