Intercambios de componentes de PCB que pueden reducir el costo de la BOM

Cuando llevas un producto a la producción en volumen, el mayor impulsor de costos cambia de la PCB a la lista de materiales (BOM). Esto es especialmente cierto al mirar productos con muchos circuitos integrados, procesadores grandes y algunos chips especiales como sensores o FPGAs. Cuando un gran impulsor del éxito del producto es la competitividad en costos, ayuda saber dónde se pueden reducir los costos sin impactar el rendimiento o la experiencia del usuario del producto.

Si el costo de la BOM es un impulsor tan grande, entonces debe haber algunos cambios de partes que pueden ayudar a reducir el costo total de la BOM. En este artículo, veremos algunas oportunidades de reducción de costos de partes que quizás no hayas considerado. A menudo, estas pueden implementarse sin cambios mayores en la funcionalidad o fiabilidad del circuito. Y en algunos casos, pueden ayudar a reducir el costo de ensamblaje.

Procesadores Grandes

Estas partes reciben (y merecen) la mayor atención porque la potencia de procesamiento es un gran habilitador de muchas funciones del producto. Los procesadores grandes también pueden llevar muchos costos en la BOM, incluso con procesadores moderadamente caros siendo solo superados por grandes mecánicos y conectores en términos de costo. Ciertos microcontroladores, MPUs y FPGAs son todos candidatos para un cambio de partes que reducirá los costos de un nuevo producto.

El objetivo en estos cambios es no eliminar funciones que son importantes para el producto final. Algunas estrategias para este tipo de cambio de parte de menor costo incluyen:

• Usar un paquete de parte más pequeño en la misma serie de números de parte
• Usar una parte con diferentes calificaciones de temperatura
• Usar una parte en un paquete alternativo

Los procesadores grandes pueden estar disponibles en empaques más baratos, como este QFP.

Aunque estas partes son las más importantes en la mayoría de los diseños, tienen el menor número de reemplazos posibles dentro de las líneas de productos de un proveedor dado. Los procesadores tampoco son intercambiables entre proveedores, por lo que es fácil quedar atrapado por el bloqueo si no se identifican alternativas adecuadas temprano.

ASICs Comunes

La idea de un ASIC "común" se refiere a un amplio conjunto de ASICs que proporcionan funciones similares entre proveedores. Por ejemplo, hay muchas categorías de ICs que proporcionan funciones estandarizadas y son reemplazables con componentes de otros proveedores:

• ICs de puertas lógicas
• ICs analógicos/amplificadores
• ICs de interfaz (conversores de nivel, multiplexores, interruptores, etc.)
• Sensores (temperatura, presión, etc.)
• ICs de señal mixta (ADCs y DACs)
• Reguladores lineales
• Partes diversas: osciladores, generadores de PWM, referencias de voltaje, etc.

Algunas de estas partes podrían ser reemplazos directos entre diferentes proveedores, por lo que habrá muchas oportunidades para buscar diferentes partes. Incluso si las partes no son compatibles pin por pin, puede haber oportunidades para encontrar partes funcionalmente equivalentes que no requieran cambios mayores en el diseño del PCB, así que aún puedes obtener una reducción en el costo de las partes que escala rápidamente en grandes volúmenes.

Pasivos

La mayoría de las partes en un PCBA serán componentes pasivos, los cuales pueden venir en cualquier número de tamaños, tolerancias y empaquetados. Aunque los pasivos son partes simples, cambiar pasivos sí conlleva algunos riesgos, los cuales he resumido en la tabla a continuación.

Claramente, el nivel de riesgo varía grandemente dependiendo del tipo de parte que podrías considerar cambiar. A veces, el cambio más común es un cambio de tolerancia, de alta precisión a baja precisión, y se hace típicamente para capacitores y resistencias. Algunos pasivos, más notablemente los diodos, no deberían ser cambiados basándose solo en el precio ya que podrían estar realizando alguna otra tarea muy importante, como la rectificación en un circuito de potencia conmutado.

Qué piezas no deberían ser cambiadas

Si tu único objetivo es la reducción de costos, pero no quieres perder fiabilidad, entonces hay algunas piezas que probablemente es mejor dejar intactas. La razón es que los riesgos potenciales a la fiabilidad pueden superar el ahorro de costos de un cambio de pieza, o estas piezas podrían requerir demasiadas pruebas adicionales para calificar antes de escalar. Hay dos grandes áreas donde esto se aplica: componentes inductivos (específicamente transformadores) y conectores.

Algunos transformadores son específicamente elegidos e integrados en un circuito basándose en cómo interactúan con otros componentes para proporcionar baja EMI, baja carga térmica y una operación altamente confiable. Esto es definitivamente el caso en convertidores DC/DC de alta potencia; a menudo no hay un reemplazo adecuado para un transformador que no requiera también cambiar algo más en el circuito y además calificar esos cambios en prueba.

Con los conectores, hay múltiples especificaciones a considerar, lo que incluye el factor de forma. De hecho, una parte de menor costo podría requerir un conector más grande, y eso podría no ser aceptable en tu diseño. El factor de forma también se aplica en magnéticos, tanto para inductores como para transformadores; simplemente no siempre hay sustitutos directos que tengan el mismo factor de forma, especificaciones y menor costo.

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