不斷縮小的組件的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

在1957年的 The Incredible Shrinking Man 中，我們的英雄斯科特在經(jīng)歷了一場(chǎng)神秘的霧后開(kāi)始萎縮。隨著電影的發(fā)展，他繼續(xù)不可避免地萎縮，應(yīng)對(duì)新的和日益惡化的挑戰(zhàn)。他不能上樓，他必須避開(kāi)貓，他必須用針作為他唯一的武器來(lái)對(duì)抗蜘蛛。

今天的電路設(shè)計(jì)人員處于相同的情況，被迫處理不可避免的電氣元件縮小。無(wú)論設(shè)計(jì)師是否需要，他們每年都在萎縮并提出新的挑戰(zhàn)。我們所能做的最好的事情就是盡量理解并降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)充分利用這些優(yōu)勢(shì)。

考慮到這一點(diǎn)，這里概述了使用較小組件的一些主要好處和風(fēng)險(xiǎn)。/p>

優(yōu)勢(shì)：更小的整體電路板

小型電子元件的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是它們?cè)试S更小的電路板。這是否允許在您的智能手表中包含令人難以置信的功能或無(wú)線耳塞，或?qū)崿F(xiàn)植入式心臟起搏器或除顫器等救生設(shè)備，小型電路板正在推動(dòng)創(chuàng)新。有人甚至說(shuō)可吞咽回路是醫(yī)學(xué)的未來(lái)。如今，驚人的電路設(shè)計(jì)可以適應(yīng)任何地方。

風(fēng)險(xiǎn)：難以組裝

隨著組件變小，它們變得更難以可靠地組裝。安裝01005封裝電阻所需的焊膏量實(shí)際上是微觀的，控制起來(lái)可能很困難。較小的部件更容易被貼片機(jī)放錯(cuò)位置，在烤箱中敲掉電路板，或者從回流焊爐中走出來(lái)。技術(shù)進(jìn)步一直在努力跟上不斷縮小的元件步伐。

優(yōu)點(diǎn)：高密度電路板

較小元件的另一大好處是電路密度。比以往任何時(shí)候都更多的電路可以安裝在平方英寸的PCB空間中。例如，在過(guò)去的幾十年中，手機(jī)電話實(shí)際上并沒(méi)有變小，但是電路和功能的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)。人體工程學(xué)經(jīng)常決定了產(chǎn)品的形狀和尺寸，PCB上更高的元件密度只能在相同的舊空間中提供更多功能。

風(fēng)險(xiǎn)：測(cè)試，返工和修復(fù)

當(dāng)人眼看不到組件時(shí)，很難對(duì)其進(jìn)行返工。如果您曾經(jīng)試圖找到一個(gè)0201電阻器，當(dāng)您發(fā)現(xiàn)可能是您失去的那個(gè)時(shí)，您在工作臺(tái)上放錯(cuò)了位置或試圖測(cè)量其阻力，您就知道我的意思了。

目前，沒(méi)有3D顯微鏡或兩個(gè)顯微鏡，沒(méi)有電子實(shí)驗(yàn)室是完整的。在組件正在縮小的情況下，那些不會(huì)長(zhǎng)期存在奢侈品 - 它們將成為必需品。

Androkavo視頻截圖，SMD焊接 - 最小封裝

優(yōu)點(diǎn)：可能降低功率電路

隨著過(guò)去十年或二十年間電池供電電子產(chǎn)品的大量增加，越來(lái)越需要更低功率的電路。無(wú)線耳塞或遙感器等產(chǎn)品中的微型電路板上的微型元件可以在微安電路上工作，從而使一些產(chǎn)品可以工作多天電池壽命。元件和電路板的物理尺寸與它們運(yùn)行所需的功率之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。

風(fēng)險(xiǎn)：需要更低的電源電路

能夠以更低功率運(yùn)行的另一方面是較小的組件不能耗散更高的功率。如果你需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠提供更高功率的電路，可能無(wú)法使用微小的元件。較小的元件可以降低功耗，因此當(dāng)微小元件無(wú)意中引入的功率超出了它們的處理能力，電涌，甚至ESD （靜電放電）它們很容易被破壞。

來(lái)自的數(shù)據(jù) Panasonic

好處：寄生效應(yīng)影響較小

寄生電感，電阻和電容效果通常是物理幾何的函數(shù)。寄生元件是不希望的電路元件，但是在構(gòu)成所有電導(dǎo)體的材料中是固有的。較小的元件具有低得多的寄生效應(yīng)。由于寄生效應(yīng)的影響在高頻時(shí)更加嚴(yán)重，因此較小的元件為超高速應(yīng)用提供了顯著的優(yōu)勢(shì)。

風(fēng)險(xiǎn)：錫須等

不幸的是，當(dāng)零件小型化時(shí)，它們之間以及它們之間的間距也趨于縮小。這有引入了對(duì)冶金問(wèn)題的新關(guān)注。金屬在微觀層面上以奇怪的方式表現(xiàn)。一些金屬，如許多無(wú)鉛焊料化合物中使用的錫，經(jīng)歷晶須生長(zhǎng)，這可能導(dǎo)致電氣短路。

這不僅僅是理論上的。 2005年，由于電路板錫須引起的誤報(bào)，康涅狄格州的核電站被關(guān)閉。隨著間距的縮小，這些問(wèn)題產(chǎn)生了更大的影響。

錫須的一個(gè)例子。圖片由美國(guó)國(guó)家航空航天局提供

優(yōu)勢(shì)：長(zhǎng)期全球材料供應(yīng)

構(gòu)成電子電路板和組件的材料在世界各地供不應(yīng)求。地球供應(yīng)量有限，但人類生產(chǎn)的電子產(chǎn)品數(shù)量每年都在增長(zhǎng)。因此，較小組件的一大好處是它們消耗的材料較少。一個(gè)0402電阻與20個(gè)01005電阻具有相同的質(zhì)量。更小的組件隨著它們變得越來(lái)越流行而變得更加可用，并且隨著組裝過(guò)程變得更有能力。

組件一直在縮小60多年，雖然每一步采用下一個(gè)較小的尺寸是逐步的。你可能會(huì)說(shuō)，這些好處并不會(huì)超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于工程師而言，了解優(yōu)勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)非常重要。

有關(guān)微小組件及其所面臨的組裝挑戰(zhàn)的更深入討論，請(qǐng)參閱此SMTA演示文稿。