有很多文章报道多层陶瓷电容(MLCC)、表面贴装(SMT)电容及其他半导体器件持续短缺。现在,我们已看到看到价格上升、交付时间延长。某些情况下,交付时间如此长,以至于元器件几乎不可用,并且被通知为“停止生产”及过时的器件已经大量增加。
即使可以找到所需的元器件,元器件的封装尺寸也可能比之前的小。根据TTi MLCC Market最近的报告显示,制造商正在转向生产小封装尺寸的元器件。我们可能可以找到所需的元器件,如常见的100nF电容,但很快就会只有0201 和01005两种封装尺寸。
看来情况可能很快会变得更糟,而不是更好。考虑到产品仍然需要制造和销售,设计工程师和制造工程师需要快速地提出解决方案。
那么,我们的解决方案是什么?
我们能将更小的SMT元件安装在为更大的器件设计的PCB焊盘上吗?
0402元器件两端只有0.05mm在为0603元器件设计的焊盘上
也许可以。但是,没有直接的答案,因为一切取决于整个PCB的设计。元器件尺寸和PCB焊盘设计将
决定元器件有多少可以位于焊盘上,及所形成焊点的良好程度。元器件和焊盘或“焊盘图形”的标准尺寸是由IPC-7531规定的,但由于各种原因,设计会略有不同,也许或多或少有利于使用“错误尺寸”的器件。作为最坏的情况,你可能会发现小元器件有以下情况:
如果确实可能,则可能需要重新设计焊料钢板。精心的钢板设计,非常精确的元器件件放置和回流曲线分析可以降低诸如“墓碑”之类的不必要缺陷的风险。在没有改变钢板开口的情况下,所施加的焊料将“润湿”整个焊盘上,这对于器件而言太大而会将其拖离焊盘。
PCB制造商可能会做出改动,使阻焊膜覆盖更多的焊盘,但这样又会出现印刷问题。
更小的元器件也可能必须将钢板厚度从5减少到4。为确保在PCB的适当区域施加适当的焊膏量可能要求使用台阶式钢板,或点涂焊膏,而不是印刷焊膏。
如果你想要检查是否符合IPC-A-610,那么你可能会发现这种方法不适用。由于焊点不太理想,产品的长期可靠性也会受到影响。
还需要考虑检验和测试。特别是,需要调整自动光学检验(AOI)。首次通过良率可能会降低,可能需要大量的返工。
当然,指定了替代元器件后,也需要校正他们的性能特征。更小的元器件可能有不同的运行电压、热耗散等,可能不适用于你的电路。可能还需要考虑“线宽/线距”要求。
检查SMT设备是否能贴装更小的器件也是有必要的,因为0402或更大的器件可能是旧设备的极限。
我们可以为更小的元器件重新设计PCB吗?
可以,这可能是最好的方案,上述很多内容仍然适用,检查生产能力、元器件特性以及修改钢板和检验的需要。当然,也需要考虑测试和批准过程。
通过采用上述的台阶式钢板,用更小的器件代替一些器件,其他保持不变,是可能的。但是,如果在PCB上有大量的新小元器件,如耦合电容,那么可能需要更广泛的重新设计,以确保所有元器件都足够小,以使用相同的模板厚度。或者,可能需要考虑喷墨印刷焊膏。
如果间距允许,设计焊盘以容纳两个元器件很有帮助。通过两个平行的元器件(其中一个不放置元器件)或调整焊盘尺寸及间距;当然需要考虑焊点可以形成。
现在我们应该做什么?
总之,最好的方法是和工程师讨论及评估采用更小的器件后可能出现的各种情况,如果器件确实是可以使用的,最有可能是提出一些难题和成本问题
确保维持电路的电气完整性也是非常重要的,当然,必须计划测试及批准过程。
最重要的是,现在就开始规划,电子制造服务(EMC)服务商目前可能已经做了大量的工作,确保有足够的库存,使你免受这类问题的困扰,但库存仍是有限的,也只能延迟几个月而已,你终将需要面对这类问题。