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屁股决定脑袋--是否可以把0603电容更换为0402的电容

时间:2022-10-15 09:00:00 0603贴片电容材质


背景:今天在PCB制造工艺组讨论了0402包装电容器和0603包装电容器。讨论这个问题的重点是A工程师希望将电路上的部分0603包装电容器修改为0402包装电容器,以便更好地采购、检验、加工和管理;B工程师不同意,说电路已经调好,更换设备会导致电路工作出现问题。

我相信这种讨论出现在很多公司。我同意两位工程师的观点。对于A工程师来说,他的出发点是供应链和加工技术,这确实有很多好处。如果用小设备代替大设备,也可以节省空间。为什么不呢?对于B工程师来说,他的出发点是模块化电路设计。对于已完成的电路,更换设备相当于重新调试、各种老化测试等。

事实上,这个问题可以从两个角度来讨论。一个是研发过程的问题。如果A在产品研发开始时提出这个问题,就不会有A工程师和B工程师的讨论,我们将和谐地完成项目。另一个是电路问题。让我们主要从电路方面进行讨论。

大家都知道,在电子产品中,电容是不可或缺的。在低速电路中,我姑且把电容称之为电容,这时候我们在选择电容时,(以贴片电容为例)主要关注其容值、耐压值、封装大小、工作温度范围、温漂等参数即可。在这种情况下,工程师把0603的电容修改为等容值的0402的电容不会出现什么问题。

但在高速电路或电源系统中,电容不仅是电容,而且是由等效电容、等效电阻和等效电感组成的电路。简单结构如下图所示:

既然是电路,就不再像独立电容那么简单了。这种等效电路的性能受到许多因素的影响。在选择此类电容器时,不仅要注意上述参数,还要注意特定频率下的等效参数Murata的1uF例如,当谐振频率点时,相应的等效电容为602.625nf,等效电阻为11.5356mohm,等效电感为471.621pH(下图红色框,在ADS SIPro可直接查看)。

这时,我们看到的电容器已经和原来的标称一样了uf容值相差甚远。它们的特点也会有很大的不同,如下图所示uf理想电容及其等效电路的阻抗曲线(注:阻抗曲线不同,滤波效果不同):

阻抗曲线差异很明显,所以很容易理解它们的性能非常不同。ADSSIPro所有1都在元件库中uf选择所有电容器,检查其阻抗曲线:

也可以看出,即使容量相同,其阻抗曲线也可能不同。当然,即使容量相同,其他参数也相同,如果电容器材料(或配方)不同,其阻抗曲线也可能不同。

还是以Murata1uf 以0603和0402为例,在Murata官网查看其阻抗曲线如下,蓝色曲线为0603封装阻抗曲线,绿色为0402封装阻抗曲线:

在这里,我相信你也能理解B工程师的观点。更换电容器可能会导致他的设计需要额外的调试或更多的其他测试。

当然,一切都不能一概而论,不同的包装可能有相同的阻抗曲线,只要每个参数相对平衡(一致)。

那么,0603的电容能换成0402的电容吗?我认为可以更换,但更换后应进一步调试和测试。当然,最好的办法就是在研发之初考虑各种问题,以免在研发过程中经常做一些重复的工作。毕竟人力有限(屁股决定头脑)。

以上只是个人观点,仅供参考。

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