應(yīng)對陶瓷電容器短缺的三種方法

不斷增長的需求和產(chǎn)能限制共同導致互連、無源和機電 （IP&E） 組件供應(yīng)短缺。而且這種情況可能會持續(xù)數(shù)年，因為供應(yīng)商推遲了對額外制造能力的投資，擔心網(wǎng)絡(luò)泡沫繁榮/蕭條周期的重演。盡管許多人可能認為供應(yīng)短缺是制造或采購問題，但設(shè)計師處于幫助找到長期解決方案的理想位置。

當前的IP&E 短缺 令人嚴重關(guān)切。需求已超過生產(chǎn)，以至于多層陶瓷片式電容器 （MLCC）、片式電阻器等常見元件的交貨期現(xiàn)在為 40 至 60 周。這足以耗盡制造商可能擁有的任何合理庫存儲備，并導致生產(chǎn)線關(guān)閉以及相應(yīng)的收入甚至市場份額損失。因此，這些短缺成為公司范圍內(nèi)的擔憂，而不僅僅是制造或采購方面的擔憂。

設(shè)計的典型材料清單 （BOM） 和組件規(guī)格控制圖可能會確定此類組件的直接替代品，但在當前市場條件下，這可能不足以幫助采購獲得所需的零件。畢竟，其他公司也有類似的選擇，因此替代品的競爭可能幾乎與首選部件的競爭一樣激烈。

制造需求是使用不可用零件的替代方法，這些零件不是簡單的千篇一律的替換，而是使用不同的組件類型或值。識別和驗證此類替代方案最好由設(shè)計團隊完成。

例如，考慮尋找因尺寸小、成本低和等效串聯(lián)電阻 （ESR） 低而變得流行的 MLCC 的替代品。此類設(shè)備的交貨時間接近一年，預(yù)計短缺在 2020 年之前不會開始緩解，因此確定替代品至關(guān)重要。

如果輕微的電路板重新設(shè)計是可行的選擇，并且電容不是關(guān)鍵的（例如旁路應(yīng)用），則可以簡單地在更大、不太流行、因此更可用的封裝尺寸中使用更大的電容。另一種選擇可能是并聯(lián)使用兩個較低值的電容器來實現(xiàn)所需的電容。

但在許多情況下，改變印刷電路板 （PCB） 為更大尺寸的替代方案騰出空間可能是不可能的。在這種情況下，另一種選擇可能是使用不同的電容器技術(shù)類型來代替 MLCC，例如鉭或鋁聚合物。在這些情況下，開發(fā)人員在選擇替代方案時，除了尺寸和電容外，還需要更深入地挖掘和探索電壓額定值、ESR、諧振頻率和漏電流等參數(shù)。

圖 1：電容器技術(shù)對偏置電壓等因素有不同的響應(yīng)，偏置電壓是選擇替代方案時需要考慮的幾個因素之一。

店里可能會有一些令人驚喜的驚喜。鉭或鋁聚合物電容器在給定尺寸和體積下可以實現(xiàn)比 MLCC 更大的電容，因此單個聚合物電容器很可能可以替代兩個并聯(lián)使用的 MLCC 器件。因此，這種替代可以減少零件數(shù)量并可能提高可靠性。

但進行此類評估需要對許多工程師所缺乏的電容器類型有深入的了解。幸運的是，有可用的幫助。芯片電容器和電阻器或其他 IP&E 組件的制造商敏銳地意識到供應(yīng)短缺可能給他們的客戶帶來的挑戰(zhàn)。

所以他們開始提供幫助。例如，在 MLCC 市場，松下創(chuàng)建了一個指南“如何應(yīng)對 MLCC 短缺”，將 MLCC 器件的屬性與其固態(tài)聚合物鋁系列進行比較和對比。同樣，Kemet 制作了一份白皮書——《MLCC 短缺：當您找不到所需的上限時》。

貿(mào)易組織也在提供建議。歐洲無源元件協(xié)會 （EPCI） 有一個相當詳細的“急救”指南，用于在鉭電容器和 MLCC 電容器類型之間進行切換。

另一個關(guān)于可能替代供應(yīng)短缺元件的信息來源是電子分銷商。大多數(shù)主要分銷商都有工程人員來幫助客戶解決多種類型的設(shè)計挑戰(zhàn)，包括確定供不應(yīng)求的零件的替代品。

識別和驗證短缺零件替代品的最佳時間是在生產(chǎn)庫存用完之前，越早越好。這個時機要求采購和設(shè)計之間進行合作和溝通，遠遠超出典型的“跨梁”方法，即在設(shè)計完成后簡單地將 BOM 發(fā)送給零件購買者。

在零件短缺發(fā)生之前做好準備可以幫助確保生產(chǎn)能夠以最小或沒有中斷的情況繼續(xù)進行。這也意味著有時間徹底設(shè)計解決問題的方案，而不是匆忙做出決定以防止或至少盡量減少制造停工。