不斷縮小的組件的優(yōu)點和缺點。

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

今天的電路設(shè)計人員處于相同的情況，被迫處理不可避免的電氣元件縮小。無論設(shè)計師是否需要，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，同時充分利用這些優(yōu)勢。

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

優(yōu)勢：更小的整體電路板

小型電子元件的一個明顯優(yōu)勢是它們允許更小的電路板。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創(chuàng)新。有人甚至說可吞咽回路是醫(yī)學(xué)的未來。如今，驚人的電路設(shè)計可以適應(yīng)任何地方。

風(fēng)險：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際上是微觀的，控制起來可能很困難。較小的部件更容易被貼片機放錯位置，在烤箱中敲掉電路板，或者從回流焊爐中走出來。技術(shù)進步一直在努力跟上不斷縮小的元件步伐。

優(yōu)點：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，在過去的幾十年中，手機電話實際上并沒有變小，但是電路和功能的數(shù)量呈指數(shù)增長。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：測試，返工和修復(fù)

當人眼看不到組件時，很難對其進行返工。如果您曾經(jīng)試圖找到一個0201電阻器，當您發(fā)現(xiàn)可能是您失去的那個時，您在工作臺上放錯了位置或試圖測量其阻力，您就知道我的意思了。

目前，沒有3D顯微鏡或兩個顯微鏡，沒有電子實驗室是完整的。在組件正在縮小的情況下，那些不會長期存在奢侈品 - 它們將成為必需品。

Androkavo視頻截圖，SMD焊接 - 最小封裝

優(yōu)點：可能降低功率電路

隨著過去十年或二十年間電池供電電子產(chǎn)品的大量增加，越來越需要更低功率的電路。無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行所需的功率之間存在很強的相關(guān)性。

風(fēng)險：需要更低的電源電路

能夠以更低功率運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)計一個能夠提供更高功率的電路，可能無法使用微小的元件。較小的元件可以降低功耗，因此當微小元件無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)的影響在高頻時更加嚴重，因此較小的元件為超高速應(yīng)用提供了顯著的優(yōu)勢。

風(fēng)險：錫須等

不幸的是，當零件小型化時，它們之間以及它們之間的間距也趨于縮小。這有引入了對冶金問題的新關(guān)注。金屬在微觀層面上以奇怪的方式表現(xiàn)。一些金屬，如許多無鉛焊料化合物中使用的錫，經(jīng)歷晶須生長，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，康涅狄格州的核電站被關(guān)閉。隨著間距的縮小，這些問題產(chǎn)生了更大的影響。

錫須的一個例子。圖片由美國國家航空航天局提供

優(yōu)勢：長期全球材料供應(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。因此，較小組件的一大好處是它們消耗的材料較少。一個0402電阻與20個01005電阻具有相同的質(zhì)量。更小的組件隨著它們變得越來越流行而變得更加可用，并且隨著組裝過程變得更有能力。

組件一直在縮小60多年，雖然每一步采用下一個較小的尺寸是逐步的。你可能會說，這些好處并不會超過風(fēng)險。對于工程師而言，了解優(yōu)勢和風(fēng)險非常重要。

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