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(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，同時充分利用這些優(yōu)勢。

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。/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(jì)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(shí)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(jī)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(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(jī)電話實(shí)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(dāng)人眼看不到組件時，很難對其進(jìn)行返工。如果您曾經(jīng)試圖找到一個0201電阻器，當(dāng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)：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(yùn)行所需的功率之間存在很強(qiáng)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(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(dāng)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(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。

風(fēng)險：錫須等

不幸的是，當(dāng)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。