¿Deben los diseñadores especificar cada MPN para los pasivos SMD?

Una práctica común que veo entre los diseñadores es omitir los números de parte en los pasivos SMD. En algunos casos, esto es apropiado, ya que normalmente cualquier componente pasivo producirá el mismo comportamiento del circuito. En otros casos, se exigen números de parte muy específicos, o como mínimo debe especificarse un número de parte, y esto no siempre se hace únicamente por funcionalidad eléctrica. Como diseñador, ya sea que trabajes como freelance o para una gran corporación, puedes encontrarte siendo responsable de seleccionar números de parte para un diseño nuevo, así como de incluir estas partes en la documentación del diseño.

Dado que la práctica de omitir números de parte para pasivos SMD es tan común, es importante precisar cuáles son las verdaderas consecuencias potenciales de esta práctica. A primera vista, parece que la conveniencia basta para justificar la omisión de estos números de parte, pero hay muchas situaciones reales en las que el diseñador necesita incluir estos números de parte en los datos de diseño y en la BOM. Hablaré de estas situaciones en este artículo.

Diseñar para una empresa vs. diseñar para un cliente

Al seleccionar componentes, el diseñador normalmente aborda esto desde dos perspectivas posibles: diseñar para su propia empresa (p. ej., si trabaja en un OEM) o diseñar para un cliente (p. ej., como freelance).

Diseñar para un cliente: Si eres un diseñador que trabaja como freelance para un cliente, a menudo es seguro asumir que los archivos liberados pueden ser utilizados por alguien menos familiarizado con las compras de electrónica. Además, podrían entregar la documentación a un fabricante por contrato o ensamblador bajo consignación, lo que significa que tu cliente necesitará comprar las piezas por su cuenta. Si no tiene experiencia comprando electrónica, le facilitarás mucho las cosas si especificas los números de parte en los archivos esquemáticos y de biblioteca.

Es posible que el cliente espere cargar una BOM en un distribuidor o en una plataforma de cadena de suministro como Octopart para obtener precios, y estas plataformas a menudo exigen que el usuario especifique un número de parte. Por ejemplo, en la herramienta BOM de Octopart, los usuarios deberán elegir números de parte para obtener una cotización precisa entre una lista de proveedores aprobados.

Proporcionar números de parte para todos los componentes SMD ayuda a los clientes a localizar y adquirir piezas rápidamente

Diseñar para tu empleador: Si tu empleador es un OEM, queda abierta la cuestión de cuál será el enfoque ideal. Por ejemplo, en automoción, medicina o sector aeroespacial, es necesario especificar números de parte concretos para productos que se desplegarán en campo, porque las piezas suelen pasar por ciertas pruebas de confiabilidad. Esto es especialmente crítico en el sector aeroespacial, donde las empresas mantienen listas de números de parte aprobados para determinadas clases de misión y tipos de diseño. En este caso, no puedes seleccionar un número de parte genérico: a ningún ensamblador se le dará acceso a las listas de números de parte aprobados de una empresa, ya que eso representa información propietaria, por lo que recaerá en el diseñador elegir los números de parte SMD.

En los casos en que el empleador permite descripciones genéricas, la BOM aun así debe indicar los atributos requeridos y preferiblemente incluir alternativas. El diseñador debe hacer de la tolerancia a la sustitución una parte intencional del paquete de diseño. Un registro útil de componente pasivo debe incluir:

• Fabricante y número de parte del fabricante cuando el componente está controlado
• Números de parte alternativos aprobados cuando se permiten sustituciones
• Descripción técnica completa para componentes genéricos tipo commodity
• Tamaño del encapsulado, tolerancia, tensión o potencia nominal y tecnología
• Notas sobre ciclo de vida o abastecimiento cuando la disponibilidad es una restricción conocida del diseño
• Notas internas de calificación cuando las pruebas de confiabilidad controlan la selección

Casos en los que los números de parte SMD genéricos son aceptables

Hay muchos productos en los que los pasivos genéricos son aceptables. Por ejemplo, estos diseños casi siempre pueden tolerar sustituciones genéricas:

• Tarjetas de prueba
• Pruebas de concepto
• Prototipos tempranos
• Productos de consumo de bajo costo
• Placas digitales simples
• Placas de interfaz, panel o interconexión

En estos casos, el diseñador puede especificar intencionalmente los requisitos eléctricos y mecánicos en lugar de un único número de parte exacto.

Ese enfoque solo funciona cuando la descripción es lo bastante completa como para que alguien pueda comprar las piezas correctas. Una línea de la BOM que diga “resistor de 10k” está incompleta. Una descripción controlada más útil indicaría algo como:

Res 10k 5% 0603

Con resistores, podrías ser más específico e indicar "película delgada" o "chip" para acotar a descriptores concretos. Para los MLCC, la descripción también debe incluir tamaño de encapsulado, capacitancia y tolerancia, pero estas piezas también requieren una especificación de clase dieléctrica y tensión nominal para garantizar que se seleccione una pieza adecuada. Al menos en este caso, un ensamblador turnkey podrá identificar rápidamente alternativas sin enviar correos electrónicos para aprobar cada sustitución individual.

La siguiente tabla describe algunas categorías comunes de componentes SMD y su método de documentación aceptable para especificar alternativas.

La forma más segura de permitir sustituciones es definir una política de sustitución. Por ejemplo, una línea de pasivo genérico podría indicar que se acepta una tolerancia más ajustada, algo común con resistores SMD; esto también podría ser una política general para todas las partes SMD. Dejar en blanco el número de parte y asumir que el EMS inferirá la intención otorga demasiada autoridad de diseño al ensamblador, y podría dar lugar a una gran cantidad de correos electrónicos pidiendo al diseñador que apruebe piezas de reemplazo.

Componentes especializados con descripciones genéricas

Algunos pasivos SMD tienen descripciones de apariencia genérica, pero las piezas a las que se hace referencia no son componentes genéricos y no tienen sustitutos de propósito general. Un listado de distribuidor puede mostrar un tamaño de encapsulado, valor, tolerancia y tensión o potencia nominal familiares, mientras que la familia real de la pieza está diseñada para un requisito específico eléctrico, de RF, de medición o de confiabilidad.

• Capacitores de adaptación RF: Están determinados por la frecuencia de autorresonancia, ESR, factor Q y comportamiento de impedancia a la frecuencia de operación.
• Resistores de alta frecuencia: Se utilizan donde la impedancia parásita determina si la pieza sigue comportándose como un resistor a frecuencias de GHz.
• Resistores de sensado de corriente de precisión: Están determinados por TCR, coeficiente de potencia, construcción de terminales, deriva y comportamiento térmico.
• Componentes de realimentación o filtrado de precisión: Se utilizan donde la tolerancia por sí sola no refleja el ruido, el coeficiente de tensión, el comportamiento térmico o la estabilidad a largo plazo.
• Piezas calificadas para entornos severos: Se seleccionan en función de vibración, choque, ciclos térmicos, presión, exposición al vacío o pruebas de confiabilidad en campo.

En estos casos, el número de parte preserva la intención de diseño detrás de la selección del componente. La BOM debe identificar el número de parte exacto del fabricante o una lista de alternativas aprobadas, porque una sustitución genérica puede cambiar el comportamiento de RF, la precisión de medición o la confiabilidad en campo, incluso cuando la descripción nominal parece equivalente.

El siguiente video ofrece algunos componentes e instancias específicos en los que las partes SMD especializadas pueden tener una descripción de apariencia genérica y, por lo tanto, necesitarán que se indique un número de parte SMD específico en los esquemáticos y en la BOM.

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Preguntas frecuentes

¿Cuándo es aceptable usar una descripción genérica para resistores y capacitores SMD?

Las descripciones genéricas son aceptables para pasivos de bajo riesgo en tarjetas de prueba, pruebas de concepto, prototipos tempranos, placas digitales simples, productos de consumo de bajo costo y placas de interfaz o interconexión. Aun así, la descripción debe ser lo bastante completa para la compra, el ensamblaje y el control de sustituciones.

¿Qué información debe incluirse en una línea de BOM de pasivo SMD genérico?

Una línea de BOM de pasivo SMD genérico debe incluir valor, tamaño de encapsulado, tolerancia y potencia nominal para resistores. Para los MLCC, también debe incluir clase dieléctrica y tensión nominal, ya que el comportamiento de la capacitancia depende en gran medida del dieléctrico y de las condiciones de polarización.

¿Qué riesgos se crean cuando un proveedor EMS elige pasivos SMD sustitutos?

Una sustitución no controlada otorga al proveedor EMS una autoridad de diseño que puede no coincidir con la intención del circuito. El resultado puede ser desajuste RF, degradación de la precisión de medición, riesgo de confiabilidad o repetidos correos de aprobación cuando la BOM carece de una política clara de sustitución.

¿Qué componentes pasivos SMD deberían tener siempre un número de parte exacto del fabricante?

Los resistores de adaptación RF, capacitores RF, inductores RF, resistores de sensado de corriente de precisión, componentes de realimentación o filtrado de precisión y piezas calificadas para entornos severos deben usar MPN exactos o alternativas aprobadas. Estas piezas pueden parecer genéricas en los listados de distribuidores, pero sus parásitos, estabilidad, comportamiento térmico, comportamiento RF o historial de calificación pueden determinar el rendimiento del circuito.