Trocas de Peças de PCB Que Podem Reduzir o Custo da BOM

Quando você leva um produto para a produção em grande volume, o maior impulsionador de custos muda da PCB para a lista de materiais (BOM). Isso é especialmente verdadeiro ao olhar para produtos com muitos circuitos integrados, grandes processadores e alguns chips especiais como sensores ou FPGAs. Quando um grande impulsionador do sucesso do produto é a competitividade de custo, ajuda saber onde os custos podem ser reduzidos sem impactar o desempenho ou a experiência do usuário do produto.

Se o custo da BOM é um impulsionador tão grande, então deve haver algumas trocas de peças que podem ajudar a reduzir o custo total da BOM. Neste artigo, vamos olhar para algumas oportunidades de redução de custo de peças que você pode não ter considerado. Muitas vezes, estas podem ser implementadas sem grandes mudanças na funcionalidade ou confiabilidade do circuito. E em alguns casos, elas podem ajudar a reduzir o custo de montagem.

Grandes Processadores

Estas peças recebem (e merecem) a maior atenção porque a capacidade de processamento é um grande facilitador de muitas funções do produto. Grandes processadores também podem carregar muitos custos na BOM, mesmo com processadores moderadamente caros sendo apenas superados por grandes mecânicos e conectores em termos de custo. Certos microcontroladores, MPUs e FPGAs são todos candidatos para uma troca de peças que reduzirá os custos de um novo produto.

O objetivo nessas trocas é não eliminar funções que são importantes para o produto final. Algumas estratégias para este tipo de troca de peças de menor custo incluem:

• Usar um pacote de peça menor na mesma série de números de peça
• Usar uma peça com diferentes classificações de temperatura
• Usar uma peça em um pacote alternativo

Grandes processadores podem estar disponíveis em embalagens mais baratas, como este QFP.

Embora estas peças sejam as mais importantes na maioria dos designs, elas têm o menor número de substituições possíveis dentro das linhas de produtos de um determinado fornecedor. Os processadores também não são intercambiáveis entre fornecedores, então é fácil ficar preso por bloqueio se você não identificar alternativas adequadas cedo.

ASICs Comuns

A ideia de um ASIC “comum” refere-se a um conjunto amplo de ASICs que fornecem funções semelhantes entre fornecedores. Por exemplo, existem muitas categorias de ICs que fornecem funções padronizadas e são substituíveis por componentes de outros fornecedores:

• ICs de portas lógicas
• ICs analógicos/amplificadores
• ICs de interface (conversores de nível, multiplexadores, switches, etc.)
• Sensores (temperatura, pressão, etc.)
• ICs de sinal misto (ADCs e DACs)
• Reguladores lineares
• Peças diversas: osciladores, geradores de PWM, referências de tensão, etc.

Algumas dessas peças podem ser substituições diretas entre diferentes fornecedores, então haverá muitas oportunidades para procurar peças diferentes. Mesmo que as peças não sejam compatíveis pin-a-pin, pode haver oportunidades para encontrar peças funcionalmente equivalentes que não exigem grandes mudanças no layout da PCB, assim você ainda pode conseguir uma redução no custo das peças que escala rapidamente em grandes volumes.

Passivos

A maioria das peças em uma PCBA será de componentes passivos, que podem vir em um número qualquer de tamanhos, tolerâncias e embalagens. Embora os passivos sejam peças simples, a troca de passivos traz alguns riscos, que eu detalhei na tabela abaixo.

Claramente, o nível de risco varia muito dependendo do tipo de peça que você pode considerar trocar. Às vezes, a troca mais comum é uma troca de tolerância, de alta precisão para baixa precisão, e é tipicamente feita para capacitores e resistores. Alguns passivos, mais notavelmente diodos, não devem ser trocados baseados apenas no preço, pois eles podem estar desempenhando alguma outra tarefa muito importante, como a retificação em um circuito de alimentação chaveado.

Quais Peças Não Devem Ser Substituídas

Se seu único objetivo é a redução de custos, mas você não quer perder a confiabilidade, então existem algumas peças que provavelmente são melhores se deixadas como estão. O motivo é que os riscos potenciais à confiabilidade podem superar a economia de custos de uma troca de peça, ou essas peças podem exigir muito mais testes adicionais para se qualificarem antes da escalação. Há duas grandes áreas onde isso se aplica: componentes indutivos (especificamente transformadores) e conectores.

Alguns transformadores são especificamente escolhidos e integrados a um circuito com base em como interagem com outros componentes para fornecer baixa EMI, baixa carga térmica e operação altamente confiável. Isso é definitivamente o caso em conversores DC/DC de alta potência; muitas vezes não há uma peça de substituição adequada para um transformador que também não exija a alteração de algo mais no circuito e a posterior qualificação dessas mudanças em teste.

Com conectores, há várias especificações a considerar, o que inclui o fator de forma. De fato, uma peça de menor custo pode exigir um conector maior, e isso pode não ser aceitável no seu design. O fator de forma também se aplica em magnéticos, tanto para indutores quanto para transformadores; simplesmente nem sempre existem substitutos diretos que tenham o mesmo fator de forma, especificações e menor custo.

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