应对陶瓷电容器短缺的三种方法

不断增长的需求和产能限制共同导致互连、无源和机电 （IP&E） 组件供应短缺。而且这种情况可能会持续数年，因为供应商推迟了对额外制造能力的投资，担心网络泡沫繁荣/萧条周期的重演。尽管许多人可能认为供应短缺是制造或采购问题，但设计师处于帮助找到长期解决方案的理想位置。

当前的IP&E 短缺 令人严重关切。需求已超过生产，以至于多层陶瓷片式电容器 （MLCC）、片式电阻器等常见元件的交货期现在为 40 至 60 周。这足以耗尽制造商可能拥有的任何合理库存储备，并导致生产线关闭以及相应的收入甚至市场份额损失。因此，这些短缺成为公司范围内的担忧，而不仅仅是制造或采购方面的担忧。

设计的典型材料清单 （BOM） 和组件规格控制图可能会确定此类组件的直接替代品，但在当前市场条件下，这可能不足以帮助采购获得所需的零件。毕竟，其他公司也有类似的选择，因此替代品的竞争可能几乎与首选部件的竞争一样激烈。

制造需求是使用不可用零件的替代方法，这些零件不是简单的千篇一律的替换，而是使用不同的组件类型或值。识别和验证此类替代方案最好由设计团队完成。

例如，考虑寻找因尺寸小、成本低和等效串联电阻 （ESR） 低而变得流行的 MLCC 的替代品。此类设备的交货时间接近一年，预计短缺在 2020 年之前不会开始缓解，因此确定替代品至关重要。

如果轻微的电路板重新设计是可行的选择，并且电容不是关键的（例如旁路应用），则可以简单地在更大、不太流行、因此更可用的封装尺寸中使用更大的电容。另一种选择可能是并联使用两个较低值的电容器来实现所需的电容。

但在许多情况下，改变印刷电路板 （PCB） 为更大尺寸的替代方案腾出空间可能是不可能的。在这种情况下，另一种选择可能是使用不同的电容器技术类型来代替 MLCC，例如钽或铝聚合物。在这些情况下，开发人员在选择替代方案时，除了尺寸和电容外，还需要更深入地挖掘和探索电压额定值、ESR、谐振频率和漏电流等参数。

图 1：电容器技术对偏置电压等因素有不同的响应，偏置电压是选择替代方案时需要考虑的几个因素之一。

店里可能会有一些令人惊喜的惊喜。钽或铝聚合物电容器在给定尺寸和体积下可以实现比 MLCC 更大的电容，因此单个聚合物电容器很可能可以替代两个并联使用的 MLCC 器件。因此，这种替代可以减少零件数量并可能提高可靠性。

但进行此类评估需要对许多工程师所缺乏的电容器类型有深入的了解。幸运的是，有可用的帮助。芯片电容器和电阻器或其他 IP&E 组件的制造商敏锐地意识到供应短缺可能给他们的客户带来的挑战。

所以他们开始提供帮助。例如，在 MLCC 市场，松下创建了一个指南“如何应对 MLCC 短缺”，将 MLCC 器件的属性与其固态聚合物铝系列进行比较和对比。同样，Kemet 制作了一份白皮书——《MLCC 短缺：当您找不到所需的上限时》。

贸易组织也在提供建议。欧洲无源元件协会 （EPCI） 有一个相当详细的“急救”指南，用于在钽电容器和 MLCC 电容器类型之间进行切换。

另一个关于可能替代供应短缺元件的信息来源是电子分销商。大多数主要分销商都有工程人员来帮助客户解决多种类型的设计挑战，包括确定供不应求的零件的替代品。

识别和验证短缺零件替代品的最佳时间是在生产库存用完之前，越早越好。这个时机要求采购和设计之间进行合作和沟通，远远超出典型的“跨梁”方法，即在设计完成后简单地将 BOM 发送给零件购买者。

在零件短缺发生之前做好准备可以帮助确保生产能够以最小或没有中断的情况继续进行。这也意味着有时间彻底设计解决问题的方案，而不是匆忙做出决定以防止或至少尽量减少制造停工。

审核编辑：彭静