Échanges de composants PCB pouvant réduire le coût de la nomenclature

Lorsque vous lancez un produit en production de masse, le principal facteur de coût passe de la carte de circuit imprimé (PCB) à la nomenclature (BOM). Cela est particulièrement vrai pour les produits intégrant de nombreux circuits intégrés, de grands processeurs et certains composants spécialisés comme les capteurs ou les FPGA. Lorsque la compétitivité des coûts est un moteur essentiel du succès d'un produit, il est utile de savoir où les coûts peuvent être réduits sans impacter la performance ou l'expérience utilisateur du produit.

Si le coût de la BOM est un facteur si important, il doit alors exister des échanges de composants qui peuvent aider à réduire le coût total de la BOM. Dans cet article, nous examinerons certaines opportunités de réduction des coûts des composants que vous n'avez peut-être pas envisagées. Souvent, ces modifications peuvent être mises en œuvre sans changements majeurs dans la fonctionnalité ou la fiabilité du circuit. Et dans certains cas, elles peuvent aider à réduire le coût d'assemblage.

Grands Processeurs

Ces composants attirent (et méritent) le plus d'attention car la puissance de traitement est un grand facilitateur de nombreuses fonctions du produit. Les grands processeurs peuvent également représenter une part importante des coûts dans la BOM, même les processeurs modérément coûteux étant seulement devancés par les grandes pièces mécaniques et les connecteurs en termes de coût. Certains microcontrôleurs, MPU et FPGA sont tous candidats à un échange de composants qui réduira les coûts d'un nouveau produit.

L'objectif de ces échanges est de ne pas éliminer les fonctions importantes pour le produit final. Certaines stratégies pour ce type d'échange de composants à moindre coût incluent :

• Utiliser un composant plus petit dans la même série de numéros de pièce
• Utiliser un composant avec des spécifications de température différentes
• Utiliser un composant dans un boîtier alternatif

Les grands processeurs peuvent être disponibles dans des emballages moins coûteux, comme ce QFP.

Bien que ces composants soient les plus importants dans la plupart des conceptions, ils ont le moins de remplacements possibles au sein des gammes de produits d'un même fournisseur. Les processeurs ne sont également pas interchangeables entre les fournisseurs, il est donc facile de se retrouver piégé par une exclusivité si vous ne identifiez pas des alternatives appropriées tôt.

ASICs Communs

L'idée d'un ASIC "commun" fait référence à un large ensemble d'ASICs qui fournissent des fonctions similaires à travers différents fournisseurs. Par exemple, il existe de nombreuses catégories de CI qui fournissent des fonctions standardisées et qui sont remplaçables par des composants d'autres fournisseurs :

• CI de portes logiques
• CI analogiques/amplificateurs
• CI d'interface (convertisseurs de niveau, multiplexeurs, commutateurs, etc.)
• Capteurs (température, pression, etc.)
• CI à signaux mixtes (ADC et DAC)
• Régulateurs linéaires
• Pièces diverses : oscillateurs, générateurs de PWM, références de tension, etc.

Certains de ces composants pourraient être des remplacements broche-à-broche entre différents fournisseurs, offrant ainsi de nombreuses opportunités de rechercher des pièces différentes. Même si les pièces ne sont pas compatibles broche-à-broche, il peut y avoir des opportunités de trouver des pièces fonctionnellement équivalentes qui ne nécessitent pas de changements majeurs dans la disposition du PCB, vous permettant ainsi de bénéficier d'une réduction du coût des pièces qui s'accroît rapidement en grande quantité.

Composants passifs

La plupart des composants d'un PCBA seront des composants passifs, qui peuvent se présenter dans un nombre quelconque de tailles, de tolérances et de conditionnements. Bien que les passifs soient des pièces simples, leur remplacement comporte certains risques, que j'ai décrits dans le tableau ci-dessous.

De toute évidence, le niveau de risque varie considérablement en fonction du type de composant que vous pourriez envisager de remplacer. Parfois, le remplacement le plus courant est un changement de tolérance, de haute précision à basse précision, et est généralement effectué pour les condensateurs et les résistances. Certains composants passifs, notamment les diodes, ne devraient pas être remplacés uniquement sur la base du prix car ils pourraient remplir une autre tâche très importante, comme la rectification dans un circuit d'alimentation à découpage.

Quelles pièces ne devraient pas être remplacées

Si votre seul objectif est la réduction des coûts, mais que vous ne voulez pas perdre en fiabilité, alors il y a certaines pièces qu'il vaut probablement mieux laisser telles quelles. La raison en est que les risques potentiels pour la fiabilité peuvent l'emporter sur les économies réalisées grâce à un changement de pièce, ou ces pièces pourraient nécessiter trop de tests supplémentaires pour être qualifiées avant la mise à l'échelle. Il y a deux grands domaines où cela s'applique : les composants inductifs (spécifiquement les transformateurs) et les connecteurs.

Certains transformateurs sont spécifiquement choisis et intégrés dans un circuit en fonction de leur interaction avec d'autres composants pour fournir une faible EMI, une faible charge thermique et un fonctionnement hautement fiable. C'est définitivement le cas pour les convertisseurs DC/DC de haute puissance ; il n'y a souvent pas de pièce de remplacement adéquate pour un transformateur qui ne nécessiterait pas également de changer quelque chose d'autre dans le circuit et de qualifier davantage ces changements lors des tests.

Avec les connecteurs, il y a plusieurs spécifications à considérer, ce qui inclut le facteur de forme. En fait, une pièce moins coûteuse pourrait nécessiter un connecteur plus grand, et cela pourrait ne pas être acceptable dans votre conception. Le facteur de forme s'applique également dans le domaine des magnétiques, tant pour les inducteurs que pour les transformateurs ; il n'y a tout simplement pas toujours de substituts directs qui ont le même facteur de forme, les mêmes spécifications et un coût inférieur.

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