不断变化的元件有什么利与弊

不断缩小的组件的优点和缺点。

在1957年的 The Incredible Shrinking Man 中，我们的英雄斯科特在经历了一场神秘的雾后开始萎缩。随着电影的发展，他继续不可避免地萎缩，应对新的和日益恶化的挑战。他不能上楼，他必须避开猫，他必须用针作为他唯一的武器来对抗蜘蛛。

今天的电路设计人员处于相同的情况，被迫处理不可避免的电气元件缩小。无论设计师是否需要，他们每年都在萎缩并提出新的挑战。我们所能做的最好的事情就是尽量理解并降低风险，同时充分利用这些优势。

考虑到这一点，这里概述了使用较小组件的一些主要好处和风险。/p>

优势：更小的整体电路板

小型电子元件的一个明显优势是它们允许更小的电路板。这是否允许在您的智能手表中包含令人难以置信的功能或无线耳塞，或实现植入式心脏起搏器或除颤器等救生设备，小型电路板正在推动创新。有人甚至说可吞咽回路是医学的未来。如今，惊人的电路设计可以适应任何地方。

风险：难以组装

随着组件变小，它们变得更难以可靠地组装。安装01005封装电阻所需的焊膏量实际上是微观的，控制起来可能很困难。较小的部件更容易被贴片机放错位置，在烤箱中敲掉电路板，或者从回流焊炉中走出来。技术进步一直在努力跟上不断缩小的元件步伐。

优点：高密度电路板

较小元件的另一大好处是电路密度。比以往任何时候都更多的电路可以安装在平方英寸的PCB空间中。例如，在过去的几十年中，手机电话实际上并没有变小，但是电路和功能的数量呈指数增长。人体工程学经常决定了产品的形状和尺寸，PCB上更高的元件密度只能在相同的旧空间中提供更多功能。

风险：测试，返工和修复

当人眼看不到组件时，很难对其进行返工。如果您曾经试图找到一个0201电阻器，当您发现可能是您失去的那个时，您在工作台上放错了位置或试图测量其阻力，您就知道我的意思了。

目前，没有3D显微镜或两个显微镜，没有电子实验室是完整的。在组件正在缩小的情况下，那些不会长期存在奢侈品 - 它们将成为必需品。

Androkavo视频截图，SMD焊接 - 最小封装

优点：可能降低功率电路

随着过去十年或二十年间电池供电电子产品的大量增加，越来越需要更低功率的电路。无线耳塞或遥感器等产品中的微型电路板上的微型元件可以在微安电路上工作，从而使一些产品可以工作多天电池寿命。元件和电路板的物理尺寸与它们运行所需的功率之间存在很强的相关性。

风险：需要更低的电源电路

能够以更低功率运行的另一方面是较小的组件不能耗散更高的功率。如果你需要设计一个能够提供更高功率的电路，可能无法使用微小的元件。较小的元件可以降低功耗，因此当微小元件无意中引入的功率超出了它们的处理能力，电涌，甚至ESD （静电放电）它们很容易被破坏。

封装（英制）	功率额定值（W）	最大过载电压（V ）	质量（g/1000pieces）
01005	1/32	30	0.04
0201	1/20	50	0.15
0402	1/10	100	0.8
0603	1/10	150	2.0
0805	1/8	200	4.0
1206	1/4	400	10

来自的数据 Panasonic

好处：寄生效应影响较小

寄生电感，电阻和电容效果通常是物理几何的函数。寄生元件是不希望的电路元件，但是在构成所有电导体的材料中是固有的。较小的元件具有低得多的寄生效应。由于寄生效应的影响在高频时更加严重，因此较小的元件为超高速应用提供了显着的优势。

风险：锡须等

不幸的是，当零件小型化时，它们之间以及它们之间的间距也趋于缩小。这有引入了对冶金问题的新关注。金属在微观层面上以奇怪的方式表现。一些金属，如许多无铅焊料化合物中使用的锡，经历晶须生长，这可能导致电气短路。

这不仅仅是理论上的。 2005年，由于电路板锡须引起的误报，康涅狄格州的核电站被关闭。随着间距的缩小，这些问题产生了更大的影响。

锡须的一个例子。图片由美国国家航空航天局提供

优势：长期全球材料供应

构成电子电路板和组件的材料在世界各地供不应求。地球供应量有限，但人类生产的电子产品数量每年都在增长。因此，较小组件的一大好处是它们消耗的材料较少。一个0402电阻与20个01005电阻具有相同的质量。更小的组件随着它们变得越来越流行而变得更加可用，并且随着组装过程变得更有能力。

组件一直在缩小60多年，虽然每一步采用下一个较小的尺寸是逐步的。你可能会说，这些好处并不会超过风险。对于工程师而言，了解优势和风险非常重要。

有关微小组件及其所面临的组装挑战的更深入讨论，请参阅此SMTA演示文稿。