재료비용 절감을 위한 팁

소개

재료 목록, 또는 줄여서 BoM은 모든 하드웨어 설계 프로젝트에 있어 핵심 문서입니다. 본질적으로, 완성된 인쇄 회로 기판(PCB) 어셈블리를 구축하는 데 필요한 모든 구성 요소를 나열합니다. BoM은 구성 요소 이름 또는 값, PCB상의 참조 지정자, 제조업체, 제조업체 부품 번호, 유통업체 링크 등 구성 요소별로 추가 정보를 나열합니다. 아래에는 Altium Designer의 재료 목록 보고 도구를 사용하여 보여주는 전형적인 BoM의 추출물이 표시되어 있습니다.

그림 1 최소 BOM 예시

BoM은 일반적으로 Excel 스프레드시트 또는 CSV 파일로 내보내어 다른 제조 정보(예: Gerber, 픽 앤 플레이스, 조립 정보 등)와 결합되어 PCB 제조업체 및 조립소에 전송되어 설계가 생산됩니다.

BoM을 생성하는 것은 상당히 단순한 과정처럼 보입니다. 실제로는 ECAD 도구의 BoM 기능을 사용하여 회로도와 PCB에 있는 구성 요소의 구조화된 목록을 내보내는 것입니다. 그러나 우리는 BoM을 개선하고, 그 비용을 줄이며, 따라서 설계를 생산하는 전체 비용을 줄일 수 있는 여러 방법이 있습니다. 생산량이 증가함에 따라 이는 점점 더 중요해집니다.

BoM 비용을 줄이는 것은 새로운 하드웨어 설계 프로젝트의 시작부터 고려해야 할 사항이지만, 많은 경우에 제조 단계에 가까워져도 여전히 BoM 비용을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

BoM 비용을 줄이려고 할 때 고려해야 할 몇 가지 측면이 있습니다. 예를 들어, 부품 자체의 실제 비용, 조달 비용, 그리고 조립 비용 등이 있습니다. 이 글에서는 BoM 비용을 줄일 수 있는 몇 가지 방법을 개요하겠습니다 - 시작해볼까요!

팁 #1 - BoM 통합

BoM 통합은 이름에서 암시하듯, 유사한 항목을 조정하고 결합함으로써 BoM의 고유 항목 수를 줄이고 따라서 BoM의 전체 길이를 줄이는 전략입니다. BoM을 짧게 만들면 조달 과정이 쉬워지고, 조립 노력과 비용이 줄어들며, 재고 크기가 줄어듭니다 - 몇 가지 예를 들자면 이런 이점들이 있습니다. BoM 통합의 예로, 우리 설계에 여러 I2C 인터페이스가 있지만 다른 저항 풀업 값들을 사용하고 있다고 가정해 봅시다. 전류 소비량과 속도 요구 사항이 허용한다면, 모든 버스에 걸쳐 동일한 (예를 들어, 값 중 가장 낮은) 풀업 저항을 사용함으로써 BoM 길이를 줄일 수 있습니다. 회로도 설명이 자동으로 생성됨

그림 2 BOM 통합 전

그림 3 BoM 통합 후

BoM 통합은 테스트 후 더 이상 필요하지 않다고 판단된 설계의 중복 섹션 또는 기능을 제거함으로써 발생할 수도 있습니다.

위에서 언급되지 않은 또 다른 비용 요소는 연간 생산량이 2.2k 저항과 2.5k 저항에서의 차이입니다. 예를 들어, 2.2k 저항의 검색 결과와 2.5k 저항의 검색 결과를 비교해 보세요. 가격 차이가 큰 이유는 2.2k 저항이 훨씬 더 높은 양으로 제조되기 때문에 2.5k 저항보다 훨씬 저렴하기 때문입니다. 이와 같은 간단한 변경으로 대량 생산 시 상당한 절약을 이룰 수 있습니다.

팁 #2 - 부품 선택 및 대체품

BoM 비용을 줄이는 큰 부분은 물론 더 저렴한 부품을 선택하거나 더 흔히 사용 가능한 부품을 선택하는 것일 수 있습니다. 예를 들어, 우리는 다음과 같은 질문을 할 수 있습니다: I2C 풀업에 1% 허용 오차 저항이 정말 필요한가요, 아니면 5% 또는 그보다 나쁜 허용 오차도 괜찮은가요? 대답은 대부분 후자일 것이며, 이는 BoM 비용을 낮출 수 있습니다.

마찬가지로, 우리 설계에서 특정 캐패시터의 경우, X7R과 같은 확장된 온도 범위 유전체가 필요하지 않을 수 있으며, 약간 더 저렴한 X5R 등가품으로 갈 수 있습니다. 비슷한 생각을 적용할 수 있는 다른 매개변수의 예가 많습니다.

상업용 대비 산업용 온도 등급 부품이나 부품의 속도 등급에 대해서도 마찬가지입니다. 일반적으로, 설계와 운영 환경이 허용한다면 물론, 덜 비싼 상업용 온도 등급 부품을 선택하는 것이 더 비용 효율적일 수 있습니다.

그림 4 Zynq 온도 및 속도 등급 (출처: AMD)

팁 #3 – 패키징 및 조립 요구사항

부품 포장 및 패키지 크기는 비용에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 미세 피치 BGA 타입 패키지에 있는 IC는 노출된 핀이 있는 QFP 타입 패키지에 비해 PCB 제작, 조립이 더 비용이 많이 들고 추가적인 검사 단계(예: X-레이 검사)가 필요합니다. 이는 제조업체의 전체 수율이 낮아질 수도 있습니다.

그림 5 BGA 패키지 (출처: Distrelec)

이러한 유형의 부품을 PCB 양면에 조립하면 조립 처리 및 검사 단계가 추가될 수 있습니다. 리플로우를 추가로 거치는 것은 추가적인 기계 시간을 요구하며, 이는 비용을 증가시킵니다. 하지만, 대체 패키지를 사용하면 이 추가 비용을 없앨 수 있습니다. 불행히도, 모든 엔지니어링 또는 기능 요구 사항이 저비용 패키징으로 충족될 수 있는 것은 아니며, 부품을 선택할 때 이를 고려해야 합니다.

마찬가지로 0201 대 0402(둘 다 임페리얼)를 사용하는 것은 특정 조립 업체에게 추가 비용이 될 수 있으며, 조립 과정에서의 손실로 인해 같은 부품을 더 많이 구매해야 할 수도 있습니다.

그림 6 캐패시터 크기 비교 (임페리얼)

보통, 설계 제약 사항(크기가 한 가지 이유일 수 있음)으로 인해 이것이 가능하지 않을 수도 있지만, 염두에 두어야 할 옵션입니다. 특정 패키지 유형이 비용 추가 요인이 될 수 있는지 확인하기 위해 PCB 조립 업체와 상의하는 것이 중요합니다.

팁 #4 - 재고 및 공급업체

제품 간에 고유하거나 다른 구성 요소의 수를 줄이려고 하면 여러 프로세스를 간소화하고 단순화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 재고 관리, 저장 및 공급망 노력이 줄어들 수 있으며 – 다시 말해 전체 BoM 비용이 줄어들 수 있습니다.

또한 공급업체 옵션을 열어 두고 반드시 필요한 경우가 아니라면 단일 소스를 통해서만 획득할 수 있는 부품에 의존하지 않도록 하십시오. 갑자기 재고 수준이 고갈되고 리드 타임이 길어짐으로 인해 예상치 못한 비용이 발생할 수 있습니다.

Octopart는 설계에 필요한 부품을 공급하는 다양한 공급업체를 파악하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 구매량이 매우 크게 늘어나면, 유통업체를 거치지 않고 부품 제조업체로부터 직접 구매함으로써 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

팁 #5 – PCB

PCB 자체도 프로젝트의 BOM에 추가되는 항목입니다. 가능하다면, PCB 제조의 복잡성을 줄이면 전체 BOM 비용을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 층 수를 줄이거나, 더 저렴한 표면 처리나, 더 저렴한 재료를 사용하는 것 등이 PCB 수율을 높이고 비용을 낮추는 방법이 될 수 있습니다. 물론 이는 평소와 같이 설계 제약 조건에 따라 달라집니다.

마무리

전자 설계에서 BoM(물품 목록) 비용을 줄이는 몇 가지 방법을 탐구해 보았습니다. BoM 비용을 줄이는 능력은 현대의 대량 생산 제품에서 매우 중요하며 많은 프로젝트에서 핵심적인 부분입니다. 그러나 일부 방법은 제품의 전반적인 복잡성과 특수성이 너무 높아 BoM에서 많은 변화를 허용하지 않기 때문에 일부 제품에는 적용되지 않을 수 있음을 명심하세요.

Altium Designer와 Altium 365를 확인하여 이러한 강력한 도구들이 BoM, 공급망 등에서 어떻게 도움을 줄 수 있는지 확인하세요!