Quais Componentes Eletrônicos Podem Reduzir o Custo da PCB?

O design de placas de circuito impresso (PCB) está em constante evolução, exigindo que os designers de eletrônicos entreguem novas funcionalidades e confiabilidade, mantendo sempre o foco na eficiência de custos. Ao entender a relação entre a escolha de componentes e o efeito nos custos das PCBs, designers e engenheiros podem tomar melhores decisões ao otimizar seus projetos para desempenho e custo. 

Este artigo explora várias classificações de componentes eletrônicos que podem impactar os custos de fabricação das PCBs. Também forneceremos algumas recomendações sobre como escolher melhor as peças que não apenas atendem aos requisitos de design, mas também contribuem para a redução de custos. 

Capacitores

Capacitores são elementos chave usados em qualquer layout típico de PCB, onde ajudam a equilibrar funcionalidade contra preço com base no tipo utilizado, seja filme, cerâmico ou eletrolítico.

Capacitores Cerâmicos são comprovadamente confiáveis e baratos, sendo, portanto, comumente usados. Eles são bons para aplicações de alta frequência como desacoplamento e supressão de ruído, uma vez que possuem baixo ESL/ESR. Capacitores Cerâmicos Multicamadas (MLCC) apresentam alta densidade de capacitância em um pequeno tamanho, sendo assim ideais para muitos propósitos gerais.

Capacitores Eletrolíticos devem ser escolhidos quando há necessidade de valores de capacitância altos, como os requeridos por filtros de fonte de alimentação. Alumínio Eletrolítico é mais barato do que Tântalo ou Polímero nos mesmos níveis de necessidade de capacitância.

Capacitores de Filme, embora caros comparados aos cerâmicos, devem ser selecionados sobre outros tipos quando a precisão é o mais importante, como em circuitos de temporização e aplicações de áudio de alta fidelidade.

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Dicas Para Selecionar Capacitores de Forma Econômica

• Avalie a Capacitância Necessária: Considere a capacitância mínima que satisfaz sua aplicação, pois especificações de valor de cap excessivas levam a despesas desnecessárias.
• Escolha Valores/Tamanhos Padrão: É aconselhável selecionar tamanhos e valores padrão, o que economiza dinheiro devido aos canais de produção em massa disponíveis para esses componentes comuns.

Resistores

Como os capacitores, os resistores são essenciais no projeto de placas de circuito impresso (PCBs) e o tipo usado pode ter um impacto significativo tanto no custo quanto no desempenho de um determinado projeto.

Resistores de Filme de Carbono são os mais baratos entre as opções, então podem ser usados em muitas aplicações que não são muito críticas em precisão. Eles oferecem desempenho estável a preços baixos, tornando-os adequados para designs de orçamento.

Resistores de Filme Grosso equilibram bem custos e desempenho e, por isso, são amplamente utilizados em diversos campos onde a máxima precisão não é necessária.

Resistores de Filme Metálico fornecem alta precisão e confiabilidade, portanto, devem ser empregados onde a precisão é mais crítica. Eles custam mais que os de filme grosso, mas menos que os de filme fino.

Resistores de Filme Fino ocupam o primeiro lugar quando se trata de aplicações que necessitam de maior estabilidade e alta precisão, como equipamentos de comunicação ou dispositivos médicos. Embora sejam mais caros que os tipos de filme grosso, eles exibem melhores especificações de ruído, bem como estabilidade térmica.

Estratégias para Selecionar Resistores de Forma Econômica

• Use Valores Padrão de Resistores: Tente sempre usar valores comuns de resistores, já que esses produtos produzidos em massa têm preços mais baixos.
• Considere Cuidadosamente os Requisitos de Tolerância: Em casos onde a precisão muito alta não é importante, optar por tolerâncias padrão como 5% ajudará a reduzir custos.

Circuitos Integrados

Os CIs têm uma grande influência nos gastos relacionados a PCBs, assim como nas capacidades de uma placa. A escolha correta de CIs durante a fase de design pode levar a uma redução significativa nos níveis de complexidade e nos custos de produção, consolidando muitas funções em um único pacote físico.

Microcontroladores (MCUs) vs. Circuitos Integrados Lógicos Padrão: Memória e interfaces periféricas são frequentemente incluídas em microcontroladores, o que significa que eles oferecem melhor integração do que os circuitos integrados lógicos padrão. Isso pode reduzir o número de componentes necessários em uma PCB e, assim, diminuir seu custo. No entanto, os circuitos lógicos simples geralmente são menos caros que os MCUs. Portanto, os projetistas devem conhecer as capacidades dos produtos e ponderar os compromissos cuidadosamente. As capacidades avançadas de busca e filtragem do banco de dados de componentes do Octopart.com empoderam os projetistas nesse empreendimento.

Analógico vs. Digital ICs: A alta precisão requerida para a fabricação dos circuitos integrados analógicos usados para processamento de sinal os torna caros. Em contraste, circuitos integrados digitais geralmente são baratos devido ao seu uso extensivo em aplicações de processamento de sinal digital e controle.

Escolhendo Entre ASICs e FPGAs: Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASICs) são projetados especificamente para certas aplicações. Isso pode reduzir significativamente os custos unitários, mas apenas em ambientes de produção de alto volume onde o investimento inicial em desenvolvimento se paga. Arrays de Portas Programáveis em Campo (FPGAs) oferecem um tempo de colocação no mercado mais rápido, juntamente com mais flexibilidade; no entanto, tendem a ser mais caros quando produzidos em volumes baixos a médios.

Recomendações sobre Seleção de ICs de Custo-Efetivo

• Opte por ICs Multifunções: Sempre que possível, selecione um circuito integrado que combine várias funções em um único chip; tal design reduz a contagem de componentes, o tamanho geral da PCB e os custos de montagem.
• Avalie o Custo Total do Sistema: Compare os custos totais do sistema associados ao uso de um IC sofisticado mais caro contra o de empregar múltiplos ICs baratos.
• Aproveite as Economias de Escala: Para produtos que certamente desfrutarão de forte demanda ao longo do tempo, considere o desenvolvimento de ASICs personalizados para realizar o valor máximo de vida útil através dos benefícios da economia de escala.

Conectores

Conectores podem não ser glamourosos, mas desempenham um papel vital na integração de vários componentes, módulos e sistemas em uma PCB típica. Escolher conectores de forma inteligente pode impactar significativamente a relação custo-benefício do seu design, então vale a pena estar atualizado sobre a tecnologia de conectores.

Tipo e Complexidade: Básicos pin headers são relativamente baratos e podem funcionar para muitas aplicações. No entanto, conectores mais avançados como USB ou HDMI são necessários na maioria dos designs modernos, mesmo que tendam a custar mais. Os designers devem encontrar maneiras de entregar os recursos necessários sem exceder as restrições de custo.

Densidade e Espaçamento: Conectores de alta densidade permitem mais conexões por unidade de área, o que pode potencialmente reduzir o tamanho da PCB e também diminuir os custos. No entanto, esses tipos de conectores podem ser relativamente caros devido às suas exigências de fabricação precisa.

Material e Durabilidade: A composição material dos conectores afeta tanto seus preços quanto suas vidas úteis. Conectores banhados a ouro proporcionam melhor condutividade elétrica além de resistência à corrosão comparados a conectores banhados a estanho, mas obviamente a um custo mais alto.

Estratégias de Seleção de Conectores

• Padronize Tipos de Conectores: Usar os mesmos conectores em várias linhas de produtos simplifica a gestão de inventário para sua organização, ao mesmo tempo que possibilita compras em volume que atraem descontos por quantidade.
• Avalie a Necessidade de Conectores: Sempre que possível, solde os componentes diretamente na placa em vez de usar conectores adicionais.
• Escolha a Qualidade Certa: Sempre tente comprar conectores de fabricantes com boa reputação por equilibrar custo e qualidade para obter conectores confiáveis a preços acessíveis.

Otimizando Custos no Design de PCB

Quando se trata de gerenciar custos no design de PCB, a seleção cuidadosa de componentes deve ser combinada com um layout eficiente. Ao escolher componentes estrategicamente e usar uma variedade de técnicas de redução de tamanho, você pode economizar significativamente em custos sem comprometer a qualidade ou funcionalidade do seu produto final. Designers e engenheiros podem usar essas dicas para manter-se competitivos e garantir que os projetos alcancem excelência técnica e custo-efetividade.