BOMコストを削減できるPCB部品の交換

製品を大量生産に移行する際、最大のコスト要因はPCBから部品表（BOM）に移ります。これは、多くの集積回路、大型プロセッサ、センサーやFPGAのような特殊チップを搭載した製品を見るときに特に当てはまります。製品の成功がコスト競争力に大きく依存している場合、性能やユーザー体験に影響を与えることなくコストを削減できる箇所を知っておくことが役立ちます。

BOMコストが大きな要因であるならば、総BOMコストを削減できる部品の交換がいくつかあるはずです。この記事では、考慮していなかったかもしれない部品コスト削減の機会について見ていきます。多くの場合、これらは回路の機能や信頼性に大きな変更を加えることなく実施できます。場合によっては、組み立てコストを削減するのに役立つこともあります。

大型プロセッサ

これらの部品は（そして当然ですが）多くの製品機能を可能にする処理能力が高いため、最も注目されます。大型プロセッサはBOMのコストも大きく、中程度の価格のプロセッサでさえ、大型の機械部品やコネクタに次いでコストが高いです。特定のマイクロコントローラ、MPU、FPGAは、新製品のコストを削減する部品交換の候補です。

これらの交換の目標は、最終製品にとって重要な機能を排除することではありません。このタイプの低コスト部品交換の戦略には以下のようなものがあります：

• 同じ部品番号シリーズの小さいパッケージを使用する
• 異なる温度評価の部品を使用する
• 代替パッケージの部品を使用する

大型プロセッサは、このQFPのような安価なパッケージで利用可能かもしれません。

これらの部品はほとんどの設計で最も重要ですが、与えられたベンダーの製品ライン内で可能な代替品の数が最も少ないです。プロセッサはベンダー間で交換可能ではないため、適切な代替品を早期に特定しないとロックインに陥りやすくなります。

一般的なASIC

「一般的な」ASICという考え方は、ベンダー間で類似の機能を提供する広範なASICセットを指します。例えば、標準化された機能を提供し、他のベンダーのコンポーネントと交換可能なICの多くのカテゴリーがあります：

• ロジックゲートIC
• アナログ/アンプIC
• インターフェースIC（レベルシフター、マルチプレクサー、スイッチなど）
• センサー（温度、圧力など）
• 混合信号IC（ADCおよびDAC）
• リニアレギュレータ
• その他の部品：オシレータ、PWMジェネレータ、電圧リファレンスなど

これらの部品の中には、異なるベンダー間でピン対ピンの交換が可能なものもあるため、さまざまな部品を探す機会がたくさんあります。部品がピン対ピン互換性がなくても、PCBレイアウトに大きな変更を要求しない機能的に同等の部品を見つける機会があるかもしれませんので、高ボリュームで迅速に部品コストの削減を実現できます。

受動部品

PCBAのほとんどの部品は受動部品であり、さまざまなサイズ、許容差、パッケージングで提供されます。受動部品は単純な部品ですが、受動部品の交換にはいくつかのリスクが伴います。これについては下の表で説明しています。

明らかに、交換を検討する部品の種類によってリスクレベルは大きく異なります。時には、最も一般的な交換は許容差の交換であり、高精度から低精度への変更が典型的で、これは通常、キャパシターや抵抗器で行われます。いくつかの受動部品、特にダイオードは、価格のみに基づいて交換すべきではありません。なぜなら、スイッチング電源回路での整流など、他の非常に重要なタスクを実行している可能性があるからです。

交換すべきでない部品

もしコスト削減が唯一の目的であるが、信頼性を損ないたくない場合、触れない方が良い部品がいくつかあります。その理由は、部品の交換による潜在的な信頼性リスクがコスト削減から得られる利益を上回る可能性があるため、またはこれらの部品はスケーリング前に資格を得るために多くの追加テストを必要とするかもしれないからです。これが当てはまる2つの大きな領域は、誘導部品（特にトランスフォーマー）とコネクタです。

一部のトランスは、低EMI、低熱負荷、高信頼性の動作を提供するために、他のコンポーネントとの相互作用に基づいて特別に選択され、回路に統合されます。これは、高電力DC/DCコンバータにおいて間違いなく当てはまります。トランスを交換しても、回路内の他の何かを変更せずにはいられない場合が多く、それらの変更をテストでさらに確認する必要があります。

コネクタには、フォームファクターを含む複数の仕様を考慮する必要があります。実際、低コストの部品はより大きなコネクタを必要とするかもしれず、それはあなたの設計では受け入れられないかもしれません。フォームファクターは、インダクタやトランスフォーマーの磁気部品にも適用されます。同じフォームファクター、仕様、低コストを持つ代替品が常にあるわけではありません。

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