Các Linh Kiện Điện Tử Nào Có Thể Giảm Chi Phí PCB?

Thiết kế bảng mạch in (PCB) liên tục phát triển, đòi hỏi các nhà thiết kế điện tử phải cung cấp chức năng mới và độ tin cậy trong khi luôn tập trung vào hiệu quả chi phí. Bằng cách hiểu mối quan hệ giữa việc chọn linh kiện và ảnh hưởng đến chi phí PCB, các nhà thiết kế và kỹ sư có thể đưa ra quyết định tốt hơn khi tối ưu hóa thiết kế của họ về hiệu suất và chi phí. 

Bài viết này khám phá các phân loại khác nhau của linh kiện điện tử có thể ảnh hưởng đến chi phí sản xuất PCB. Chúng tôi cũng sẽ cung cấp một số khuyến nghị về cách chọn linh kiện không chỉ đáp ứng yêu cầu thiết kế mà còn góp phần giảm chi phí. 

Tụ điện

Tụ điện là các thành phần chính được sử dụng trong bất kỳ bố cục PCB điển hình nào, nơi chúng giúp cân bằng chức năng so với giá cả dựa trên loại được sử dụng, dù là phim, gốm hay điện phân.

Tụ điện gốm được chứng minh là đáng tin cậy và rẻ tiền, do đó thường được sử dụng. Chúng tốt cho các ứng dụng tần số cao như giảm nhiễu và loại bỏ nhiễu vì chúng có ESL/ESR thấp. Tụ điện gốm đa lớp (MLCC) có mật độ dung lượng cao trong một kích thước nhỏ, do đó rất lý tưởng cho nhiều mục đích chung.

Tụ điện điện phân nên được chọn khi cần giá trị dung lượng cao như những giá trị cần thiết cho bộ lọc nguồn điện. Tụ điện nhôm rẻ hơn so với Tantalum hoặc Polyme ở cùng mức nhu cầu dung lượng.

Tụ điện Film, mặc dù đắt hơn so với gốm, nên được chọn hơn các loại khác khi độ chính xác là quan trọng nhất, như trong mạch định thời và ứng dụng âm thanh chất lượng cao.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Mẹo Chọn Tụ điện Tiết kiệm Chi phí

• Đánh giá Dung lượng Cần thiết: Xem xét dung lượng tối thiểu thỏa mãn ứng dụng của bạn vì thông số giá trị cap quá cao dẫn đến chi phí không cần thiết.
• Chọn Giá trị/Kích thước Tiêu chuẩn: Khuyến nghị chọn kích thước và giá trị tiêu chuẩn, giúp tiết kiệm chi phí nhờ vào kênh sản xuất hàng loạt có sẵn cho những linh kiện phổ biến này.

Điện trở

Giống như tụ điện, điện trở là thiết yếu trong thiết kế bảng mạch in (PCB) và loại được sử dụng có thể có ảnh hưởng đáng kể đến cả chi phí và hiệu suất của một thiết kế nhất định.

Điện trở Phim Carbon là rẻ nhất trong các lựa chọn, vì vậy chúng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng không yêu cầu độ chính xác cao. Chúng cung cấp hiệu suất ổn định với giá thấp, làm cho chúng phù hợp với các thiết kế có ngân sách hạn chế.

Điện Trở Màng Dày cân bằng chi phí và hiệu suất tốt và do đó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau nơi mà độ chính xác tuyệt đối không được yêu cầu.

Điện Trở Màng Kim Loại cung cấp độ chính xác và độ tin cậy cao, vì vậy chúng nên được sử dụng ở những nơi độ chính xác là quan trọng nhất. Chúng có giá cao hơn màng dày, nhưng thấp hơn màng mỏng.

Điện Trở Màng Mỏng đứng đầu khi nói đến các ứng dụng cần độ ổn định cao hơn và độ chính xác cao, như thiết bị truyền thông hay thiết bị y tế. Mặc dù có giá cao hơn loại màng dày, chúng thể hiện đặc tính nhiễu tốt hơn cũng như ổn định nhiệt.

Chiến Lược Chọn Điện Trở Một Cách Tiết Kiệm Chi Phí

• Sử Dụng Giá Trị Điện Trở Tiêu Chuẩn: Hãy luôn cố gắng sử dụng các giá trị điện trở phổ biến vì những sản phẩm được sản xuất hàng loạt này có giá thấp hơn.
• Xem Xét Yêu Cầu Về Độ Chính Xác Cẩn Thận: Trong trường hợp độ chính xác rất cao không quan trọng, việc chọn độ chính xác tiêu chuẩn như 5% sẽ giúp giảm chi phí.

Mạch Tích Hợp

ICs có ảnh hưởng lớn đến chi phí liên quan đến PCB cũng như khả năng của một bảng mạch. Lựa chọn đúng ICs trong giai đoạn thiết kế có thể mang lại sự giảm đáng kể về mức độ phức tạp và chi phí sản xuất bằng cách kết hợp nhiều chức năng vào một gói vật lý.

Vi điều khiển (MCUs) so với IC logic tiêu chuẩn: Bộ nhớ và giao diện ngoại vi thường được tích hợp trong vi điều khiển, điều này có nghĩa là chúng cung cấp khả năng tích hợp tốt hơn so với IC logic tiêu chuẩn. Điều này có thể giảm số lượng linh kiện cần thiết trên một PCB và do đó giảm chi phí của nó. Tuy nhiên, IC logic đơn giản thường rẻ hơn MCUs. Do đó, các nhà thiết kế phải biết khả năng của sản phẩm và cân nhắc các sự đánh đổi một cách cẩn thận. Khả năng tìm kiếm và lọc nâng cao của cơ sở dữ liệu linh kiện Octopart.com trao quyền cho các nhà thiết kế trong nỗ lực này.

IC tương tự so với IC số: Độ chính xác cao cần thiết để sản xuất mạch tích hợp tương tự được sử dụng cho xử lý tín hiệu làm cho chúng tốn kém. Ngược lại, IC số thường rẻ do sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng xử lý tín hiệu số và điều khiển.

Lựa chọn giữa ASICs và FPGAs: Mạch Tích hợp Đặc biệt cho Ứng dụng (ASICs) được thiết kế riêng cho các ứng dụng cụ thể. Điều này có thể giảm đáng kể chi phí đơn vị nhưng chỉ trong các môi trường sản xuất số lượng lớn, nơi mà khoản đầu tư phát triển ban đầu được hoàn lại. Mảng Cổng có thể Lập trình Trường (FPGAs) cung cấp thời gian ra thị trường nhanh hơn cùng với sự linh hoạt cao hơn; tuy nhiên, chúng có xu hướng đắt hơn khi sản xuất với số lượng từ thấp đến trung bình.

Khuyến nghị về Lựa chọn IC Tiết kiệm Chi phí

• Chọn IC Đa chức năng: Khi có thể, hãy chọn một mạch tích hợp kết hợp nhiều chức năng vào một chip; thiết kế như vậy giảm số lượng linh kiện, kích thước tổng thể của PCB và chi phí lắp ráp.
• Đánh giá Chi phí Hệ thống Tổng: So sánh chi phí hệ thống tổng cộng liên quan đến việc sử dụng một IC phức tạp đắt tiền hơn so với việc sử dụng nhiều IC giá rẻ.
• Tận dụng Lợi ích của Quy mô Kinh tế: Đối với các sản phẩm chắc chắn sẽ được đón nhận mạnh mẽ theo thời gian, cân nhắc phát triển ASIC tùy chỉnh để thực hiện giá trị tối đa suốt đời thông qua lợi ích của quy mô kinh tế.

Đầu nối

Các loại kết nối có thể không lộng lẫy, nhưng chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc tích hợp các thành phần, mô-đun và hệ thống khác nhau trên một PCB điển hình. Việc lựa chọn kết nối một cách khôn ngoan có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả chi phí của thiết kế của bạn nên việc cập nhật công nghệ kết nối là rất quan trọng.

Loại và Độ Phức Tạp: Cơ bản pin headers tương đối rẻ và có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, các loại kết nối tiên tiến hơn như USB hoặc HDMI là cần thiết trong hầu hết các thiết kế hiện đại mặc dù chúng có xu hướng tốn kém hơn. Các nhà thiết kế phải tìm cách cung cấp các tính năng cần thiết mà không vượt quá các ràng buộc về chi phí.

Mật độ và Khoảng cách: Kết nối mật độ cao cho phép nhiều kết nối trên mỗi đơn vị diện tích, có thể giảm kích thước PCB và cũng giảm chi phí. Tuy nhiên, các loại kết nối này có thể tương đối đắt do yêu cầu sản xuất chính xác.

Vật liệu và Độ Bền: Vật liệu cấu thành của kết nối ảnh hưởng đến cả giá cả và tuổi thọ của chúng. Kết nối mạ vàng cung cấp khả năng dẫn điện tốt hơn cùng với khả năng chống ăn mòn so với kết nối mạ thiếc nhưng rõ ràng với chi phí cao hơn.

Chiến lược Lựa Chọn Kết Nối

• Tiêu chuẩn hóa Loại Kết nối: Sử dụng cùng một loại kết nối trên các dòng sản phẩm khác nhau giúp đơn giản hóa quản lý hàng tồn kho cho tổ chức của bạn đồng thời cũng tạo điều kiện cho việc mua hàng số lượng lớn, thu hút các khoản chiết khấu theo khối lượng.
• Đánh giá Nhu cầu về Kết nối: Bất cứ khi nào khả thi, hãy hàn các linh kiện trực tiếp lên bảng mạch thay vì sử dụng thêm các kết nối.
• Chọn Chất lượng Phù hợp: Luôn cố gắng mua kết nối từ các nhà sản xuất có uy tín tốt trong việc cân bằng chi phí và chất lượng để có được kết nối đáng tin cậy với giá cả phải chăng.

Tối ưu hóa Chi phí trong Thiết kế PCB

Khi quản lý chi phí trong thiết kế PCB, việc lựa chọn linh kiện cẩn thận phải được kết hợp với bố cục hiệu quả. Bằng cách chọn lựa linh kiện một cách chiến lược và sử dụng đa dạng các kỹ thuật giảm kích thước, bạn có thể tiết kiệm đáng kể chi phí mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng hoặc chức năng của sản phẩm cuối cùng. Các nhà thiết kế và kỹ sư có thể sử dụng những mẹo này để giữ vững vị thế cạnh tranh và đảm bảo các dự án đạt được sự xuất sắc về mặt kỹ thuật và hiệu quả về chi phí.