Обозначения smd компонентов на схемах. Маркировка SMD. Руководство для практиков. Что дает применение SMD компонентов
Современная радиоаппаратура строится в основном только на так называемых чип компонентах, это чип резисторы, конденсаторы, микросхемы и прочее. Выводные радиодетали, которые мы привыкли выпаивать со старых телевизоров и магнитофонов и которые радиолюбители обычно применяют для сборки своих схем и устройств, все реже применяются в современной радиоаппаратуре.
В чем же заключаются плюсы применения таких чип элементов? Давайте разберемся.
Плюсы данного вида монтажа
Во первых, применение чип компонентов заметно уменьшает размеры готовых печатных плат, уменьшается их вес, как следствие для этого устройства потребуется небольшой компактный корпус. Так можно собрать очень компактные и миниатюрные устройства. Применение чип элементов заставляет экономить печатную плату (стеклотекстолит), а так же хлорное железо для их травления, кроме того, не приходиться тратить время на высверливание отверстий, в любом случае, на это уходит не так много времени и средств.
Платы изготовленные таким образом легче ремонтировать и легче заменять радиоэлементы на плате. Можно делать двухсторонние платы, и размещать элементы на обеих сторонах платы. Ну и экономия средств, ведь чип компоненты стоят дешево, а оптом брать их очень выгодно.
Для начала, давайте определимся с термином поверхностный монтаж, что же это означает? Поверхностный монтаж – это технология производства печатных плат, когда радиодетали размещаются со стороны печатных дорожек, для их размещения на плате не приходится высверливать отверстия, если коротко, то это означает "монтаж на поверхность". Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день.
Кроме плюсов есть конечно же и минусы. Платы собранные на чип компонентах боятся сгибов и ударов, т.к. после этого радиодетали, особенно резисторы с конденсаторами просто напросто трескаются. Чип компоненты не переносят перегрева при пайке. От перегрева они часто трескаются и появляются микротрещины. Дефект проявляет себя не сразу, а только в процессе эксплуатации
Типы и виды чип радиодеталей
Резисторы и конденсаторы
Чип компоненты (резисторы и конденсаторы) в первую очередь разделяются по типоразмерам, бывают 0402 – это самые маленькие радиодетали, очень мелкие, такие применяются например в сотовых телефонах, 0603 - так же миниатюрные, но чуть больше чем предыдущие, 0805 – применяются например в материнских платах, самые ходовые, затем идут 1008, 1206 и так далее.
Резисторы:
Конденсаторы:
Ниже дана более таблица с указанием размеров некоторых элементов:
- 1,0 × 0,5 мм
- 1,6 × 0,8 мм
- 2,0 × 1,25 мм
- 3,2 × 1,6 мм
- 4,5 × 3,2 мм
Все чип резисторы обозначаются кодовой маркировкой, хоть и дана методика расшифровки этих кодов, многие все равно не умеют расшифровывать номиналы этих резисторов, в связи с этим я расписал коды некоторых резисторов, взгляните на таблицу.
Примечание: В таблице ошибка: 221 "Ом" следует читать как "220 Ом".
Что касается конденсаторов, они никак не обозначаются и не маркируются, поэтому, когда будете покупать их, попросите продавца подписать ленты, иначе, понадобится точный мультиметр с функцией определения емкостей.
Транзисторы
В основном радиолюбители применяют транзисторы вида SOT-23, про остальные я рассказывать не буду. Размеры этих транзисторов следующие: 3 × 1,75 × 1,3 мм.
Как видите они очень маленькие, паять их нужно очень аккуратно и быстро. Ниже дана распиновка выводов таких транзисторов:
Распиновка у большинства транзисторов в таком корпусе именно такая, но есть и исключения, так что прежде чем запаивать транзистор проверьте распиновку выводов, скачав даташит к нему. Подобные транзисторы в большинстве случаев обозначаются с одной буквой и 1 цифрой.
Диоды и стабилитроны
Диоды как и резисторы с конденсаторами, бывают разных размеров, более крупные диоды обозначают полоской с одной стороны – это катод, а вот миниатюрные диоды могут отличаться в метках и цоколевке. Такие диоды обозначаются обычно 1-2 буквами и 1 или 2 цифрами.
Стабилитроны, так же как и диоды, обозначаются полоской с краю корпуса. Кстати, из-за их формы, они любят убегать с рабочего места, очень шустрые, а если упадет, то и не найдешь, поэтому кладите их например в крышку от баночки с канифолью.
Микросхемы и микроконтроллеры
Микросхемы бывают в разных корпусах, основные и часто применяемые типы корпусов показаны ниже на фото. Самый не хороший тип корпуса это SSOP – ножки этих микросхем располагаются настолько близко, что паять без соплей практически нереально, все время слипаются ближайшие вывода. Такие микросхемы нужно паять паяльником с очень тонким жалом, а лучше паяльным феном, если такой имеется, методику работы с феном и паяльной пастой я расписывал в этой .
Следующий тип корпуса это TQFP, на фото представлен корпус с 32мя ногами (микроконтроллер ATmega32), как видите корпус квадратный, и ножки расположены с каждой его стороны, самый главный минус таких корпусов заключается в том, что их сложно отпаивать обычным паяльником, но можно. Что же касается остальных типов корпусов, с ними намного легче.
Как и чем паять чип компоненты?
Чип радиодетали лучше всего паять паяльной станцией со стабилизированной температурой, но если таковой нет, то остается только паяльником, обязательно включенным через регулятор! (без регулятора у большинства обычных паяльников температура на жале достигает 350-400*C). Температура пайки должна быть около 240-280*С. Например при работе с бессвинцовыми припоями, имеющими температуру плавления 217-227*С, температура жала паяльника должна составлять 280-300°С. В процессе пайки необходимо избегать избыточно высокой температуры жала и чрезмерного времени пайки. Жало паяльника должно быть остро заточено, в виде конуса или плоской отвертки.
Печатные дорожки на плате необходимо облудить и покрыть спирто-канифольным флюсом. Чип компонент при пайке удобно поддерживать пинцетом или ногтем, паять нужно быстро, не более 0.5-1.5 сек. Сначала запаивают один вывод компонента, затем убирают пинцет и паяют второй вывод. Микросхемы нужно очень точно совмещать, затем запаивают крайние вывода и проверяют еще раз, все ли вывода точно попадают на дорожки, после чего запаивают остальные вывода микросхемы.
Если при пайке микросхем соседние вывода слиплись, используйте зубочистку, приложите ее между выводами микросхемы и затем коснитесь паяльником одного из выводов, при этом рекомендуется использовать больше флюса. Можно пойти другим путем, снять экран с экранированного провода и собрать припой с выводов микросхемы.
Несколько фотографий из личного архива
Заключение
Поверхностный монтаж позволяет экономить средства и делать очень компактные, миниатюрные устройства. При всех своих минусах, которые имеют место, результирующий эффект, несомненно, говорит о перспективности и востребованности данной технологии.
Для изготовления печатных плат наиболее часто используют технологию поверхностного монтажа. Этот способ ещё называют ТМП (технология монтажа на поверхность), а также SMD технология. Соответственно, детали, применяемые в ТМП, называются чип или смд-компонентами.
Технология поверхностного монтажа
Данный способ заключается в том, что элементы не вставляются в заранее заготовленные отверстия, как в случае с традиционной технологией. Они устанавливаются на контактные площадки платы, куда уже была предварительно нанесена паяльная паста. Потом подготовленное изделие помещается в печь для групповой пайки компонентов. Готовую плату очищают и покрывают защитным слоем.
Преимущества использования smd деталей
Производство плат таким способом имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной технологией монтажа в отверстия :
- более быстрый монтаж;
- повышается эффективность производства;
- является более дешёвым способом изготовления;
- позволяет использовать детали более маленьких размеров, что уменьшает размер и вес готовых изделий.
Smd маркировка электрических элементов
Данной маркировке подлежат радиодетали, применяемые для поверхностного монтажа. Марка наносится на корпус и характеризует его геометрические размеры, а также электрические характеристики чип-компонентов.
Условно чип-компоненты классифицируют по количеству выводов и по размерам.
Согласно классификации, электронные детали делятся на следующие группы:
- Двухконтактные, к которым относятся пассивные элементы (конденсаторы, резисторы и диоды) квадратной или цилиндрической формы, танталовые виды конденсаторов и диоды. Корпуса, которые относятся к данному типу, обозначаются аббревиатурой SOD (SOD323, SOD128 и т.д.) и WLCSP2;
- Трёхконтактные – содержат обозначения DPAK, D2PAK, D3PAK. Корпуса имеют одинаковую конструкцию, но отличаются по размерам. Самый габаритный – D3PAK. Предназначены для полупроводниковых деталей с высоким выделением тепла. Разработчиком данного корпуса является Motorola. Также этот тип маркируется SOT (SOT883B, SOT23 и т.д.);
- Имеющие более четырёх контактов – контакты размещаются по двум сторонам. К ним относятся WLCSP(N) (где N – количество выводов), SOT, SOIC, SSOP, CLCC, LQFP, DFN,DIP / DIL,Flat Pack,TSOP,ZIP;
- Имеющие более четырёх выводов, расположенных по четырём сторонам: LCC, PLCC, QFN, QFP, QUIP;
- С выводами, расположенными в виде решётки: BGA, uBGA.
Промышленность выпускает корпуса с выводами и без них. Если модель не предусматривает наличия выводов, то на их месте размещаются контактные площадки или шарики припоя (например, тип μBGA, LFBGA и др.).
Промышленность выпускает следующие типы чип-компонентов: резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды, катушки индуктивности и дроссели, светодиоды, микросхемы и стабилитроны.
Чип-конденсаторы
Электролитические конденсаторы производятся в форме бочонка, а танталовые и керамические в основном – в форме параллелепипеда.
В маркировке керамического компонента не всегда указываются ёмкость и рабочее напряжение, а на электролитических – указываются. Полоска на шляпке располагается со стороны минусового вывода.
Маркировка smd резисторов
Обозначения для сопротивлений наносятся на корпус и состоят из нескольких цифр или цифр и буквы.
Если марка резистора состоит из четырёх или трёх цифр, то последняя обозначает количество нулей после числа, которое образуется из первых цифр. Например, число 223 обозначает 22000Ом или 22кОм, а число 8202 – 82000 или 82кОм.
Если в марке присутствует символ R, то этот символ обозначает разделитель целой и дробной части числа, например, если на резисторе указывается 4R7, то это соответствует 4,7Ом, а 0R22 – 0,22Ом.
Также имеются резисторы-перемычки или чип-компоненты с нулевым сопротивлением. На схемах их используют так же, как предохранители.
Существуют стандарты типоразмеров для корпусов. Например, для прямоугольных резисторов и керамических конденсаторов типоразмера 0805 длина деталей будет составлять 0,6 дюйма, ширина – 0,8, а высота – 0,23.
Smd индуктивности
Катушки индуктивности и дроссели для поверхностного монтажа выпускаются в корпусах тех же типоразмеров, что и резисторы.
Маркируются также четырьмя цифрами. Первые две – обозначают длину, следующие две – ширину. Параметры задаются в дюймах. То есть если имеется катушка с маркой 0805, то это означает, что деталь имеет длину 0,08 дюймов, а ширину – 0,05.
Диоды smd
Корпуса для диодов и стабилитронов могут иметь форму цилиндра или параллелепипеда. Они также определяются типоразмерами, которые соответствуют корпусам резисторов.
На корпусе детали обязательно указывается полярность. Вывод катода чаще всего обозначается полосой, расположенной у соответствующего края.
Smd транзисторы
Выпускаются малой, средней или большой мощности. На них также наносится кодовая маркировка, поскольку маленькие размеры детали не позволяют разместить на них полное наименование.
Внимание! Отсутствие международного стандарта маркировки приводит к тому, что один и тот же код может обозначать разные типы транзисторов. Поэтому расшифровка типа полупроводникового прибора на плате может быть выполнена практически только из соответствующей документации на плату.
Корпуса выпускаются двух типов: SOT, DPAK. В них также могут располагаться и диодные сборки.
Ремонт плат с поверхностным монтажом деталей можно производить как в домашних условиях, так и в сервисных центрах, однако для пайки считается удобным типоразмер 0805. Более мелкие детали монтируются с помощью печки.
Таким образом, подбор сгоревшей smd радиодетали может вызвать определённые трудности у радиолюбителя. Поэтому перед началом выполнения ремонта нужно обязательно иметь в наличии документацию на плату.
Видео
SMD компоненты - путь к миниатюризации
В настоящее время увеличиваются тенденции к миниатюризации и усложнению практически всей радиоаппаратуры. Для уменьшения габаритных размеров техники применяются различные микросхемы специализированного назначения. Реже применяют микросхемы универсального назначения (они имеют худшие, по сравнению со специализируемыми, параметры). Широко применяются также однокристальные микропроцессоры. Все сказанное выше не исключает применения в конструкциях и дополнительных "навесных" элементов. Если, например, в схеме цифрового фотоаппарата или мобильного телефона применить в качестве дополнительных навесных элементов детали в "классических" корпусах - то это приведет к значительному (в несколько раз!) увеличению габаритов аппарата. Вот специально для таких случаев и были разработаны бескорпусные компоненты для поверхностного монтажа (SMD компоненты).
В настоящее время промышленностью выпускаются транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды и даже катушки в миниатюрном исполнении. Применение таких элементов позволяет значительно (в несколько раз) уменьшить габариты и вес конструкции, по сравнению к собранной на корпусных элементах... Согласно стандартам SMD компоненты выпускаются в нескольких типоразмерах. Для нашей цели более пригодны элементы типа 1206. Стандартный элемент (резистор или конденсатор) в таком исполнении имеет наружные размеры (в плане) 3,2 на 1,6 миллиметра, толщина может доходить до 3 миллиметров. При таких размерах еще возможна ручная сборка конструкции. Применение в любительской практике элементов меньших типоразмеров может представлять определенные трудности из-за чрезмерно малых размеров (такие компоненты паяются на автоматических линиях). Само собой разумеется, для проведения монтажа SMD компонентов требуется соответствующее оборудование - линза с подсветкой, миниатюрные инструменты и паяльник, ну и конечно - "орлиный" глаз и ювелирные руки. Взвесьте тщательно свои способности! Если вы сомневаетесь в своих возможностях - лучше не стоит начинать работу с бескорпусными деталями!
Несколько рисунков исполнения бескорпусных компонентов:
Резисторы
керамические конденсаторы
Транзисторы
Маркировка бескорпусных компонентов практичеки у каждой фирмы-производителя своя! На конденсаторах зачастую вообще нет никакой маркировки, а если она и есть - то какая-то "абракадабра". Все это обусловлено очень маленькими размерами, поэтому если вы планируете заниматься изготовлением конструкций из бескорпусных элементов, обязятельно после покупки храните каждый номинал отдельно и в подписанном пакетике!!!
Практический пример использования SMD компонентов показан ниже:
На рисунке показана плата трехкаскадного усилителя (масштаб - произвольный). За основу взят расчитанный каскад с эмиттерной стабилизацией , рассмотренный нами на одной из страничек. Как видно на рисунке, размеры платы, благодаря использованию миниатюрных деталей, удалось уменьшить до 13*39 миллиметров. Если несколько доработать плату - размер можно еще уменьшить...
Фотография готовой платки (для сравнения размеров - рядом обыкновенная спичка). Как видно - размеры платы (особенно мультивибратор) можно еще уменьшить, но я не вижу в этом смысла...
Внешний и внутренний вид конструкции:
К винтикам подключаем провод шлейфа, а вместо антенны использован кусок провода МГТФ длиной около 2 метров. Внешние размеры корпуса 60*38*15 миллиметров. Вверху слева виден выключатель питания...
Дальнейшим усовершенствованием данного девайса можно считать применение PIR датчика (вместо шлейфа) и солнечной батареи для зарядки аккумулятора. Солнечную батарею можно использовать от фонарика (найдется все на том-же сайте!). Эти изменения позволят свести к минимуму затраты на обслуживание такой охранной системы.
Приобрести SMD компоненты можно через интернет-магазины Чип-Дип (Москва) или Мегачип (Питер) .
Рекомендуемая литература
SMD - Surface Mounted Devices - Компоненты для поверхностного монтажа - так расшифровывается эта английская аббревиатура. Они обеспечивают более высокую по сравнению с традиционными деталями плотность монтажа. К тому же монтаж этих элементов, изготовление печатной платы оказываются более технологичными и дешевыми при массовом производстве, поэтому эти элементы получают все большее распространение и постепенно вытесняют классические детали с проволочными выводами.
Монтажу таких деталей посвящено немало статей в Интернете и в печатных изданиях, . Сейчас хочу ее дополнить.
Надеюсь мой опус будет полезен для начинающих и для тех, кто пока с такими компонентами дела не имел.
Выход статьи приурочен , где таких элементов 4 шт., а собственно процессор PCM2702 имеет супер-мелкие ноги. Поставляемая в комплекте печатная плата имеет паяльную маску , что облегчает пайку, однако не отменяет требований к аккуратности, отсутствию перегрева и статики.
Инструменты и материалы
Несколько слов про необходимые для этой цели инструменты и расходные материалы. Прежде всего это пинцет, острая иголка или шило, кусачки, припой, очень полезен бывает шприц с достаточно толстой иголкой для нанесения флюса. Поскольку сами детали очень мелкие, то обойтись без увеличительного стекла тоже бывает очень проблематично. Еще потребуется флюс жидкий, желательно нейтральный безотмывочный. На крайний случай подойдет и спиртовой раствор канифоли, но лучше все же воспользоваться специализированным флюсом, благо выбор их сейчас в продаже довольно широкий.
В любительских условиях удобнее всего такие детали паять при помощи специального паяльного фена или по другому - термовоздушной паяльной станцией. Выбор их сейчас в продаже довольно велик и цены, благодаря нашим китайским друзьям, тоже очень демократичные и доступны большинству радиолюбителей. Вот например такой образчик китайского производства с непроизносимым названием. Я такой станцией пользуюсь уже третий год. Пока полет нормальный.
Ну и конечно же, понадобится паяльник с тонким жалом. Лучше если это жало будет выполнено по технологии «Микроволна» разработанной немецкой фирмой Ersa. Оно отличается от обычного жала тем, что имеет небольшое углубление в котором скапливается капелька припоя. Такое жало делает меньше залипов при пайке близко расположенных выводов и дорожек. Настоятельно рекомендую найти и воспользоваться. Но если нет такого чудо-жала, то подойдет паяльник с обычным тонким наконечником.
В заводских условиях пайка SMD деталей производится групповым методом при помощи паяльной пасты. На подготовленную печатную плату на контактные площадки наносится тонкий слой специальной паяльной пасты. Делается это как правило методом шелкографии. Паяльная паста представляет собой мелкий порошок из припоя, перемешанный с флюсом. По консистенции он напоминает зубную пасту.
После нанесения паяльной пасты, робот раскладывает в нужные места необходимые элементы. Паяльная паста достаточно липкая, чтобы удержать детали. Потом плату загружают в печку и нагревают до температуры чуть выше температуры плавления припоя. Флюс испаряется, припой расплавляется и детали оказываются припаянными на свое место. Остается только дождаться охлаждения платы.
Вот эту технологию можно попробовать повторить в домашних условиях. Такую паяльную пасту можно приобрести в фирмах, занимающихся ремонтом сотовых телефонов. В магазинах торгующих радиодеталями, она тоже сейчас как правило есть в ассортименте, наряду с обычным припоем. В качестве дозатора для пасты я воспользовался тонкой иглой. Конечно это не так аккуратно, как делает к примеру фирма Asus когда изготовляет свои материнские платы, но тут уж как смог. Будет лучше, если эту паяльную пасту набрать в шприц и через иглу аккуратно выдавливать на контактные площадки. На фото видно, что я несколько переборщил плюхнув слишком много пасты, особенно слева.
Посмотрим, что из этого получится. На смазанные пастой контактные площадки укладываем детали. В данном случае это резисторы и конденсаторы. Вот тут пригодится тонкий пинцет. Удобнее, на мой взгляд, пользоваться пинцетом с загнутыми ножками.
Вместо пинцета некоторые пользуются зубочисткой, кончик которой для липкости чуть намазан флюсом. Тут полная свобода - кому как удобнее.
После того как детали заняли свое положение, можно начинать нагрев горячим воздухом. Температура плавления припоя (Sn 63%, Pb 35%, Ag 2%) составляет 178с*. Температуру горячего воздуха я выставил в 250с* и с расстояния в десяток сантиметров начинаю прогревать плату, постепенно опуская наконечник фена все ниже. Осторожнее с напором воздуха - если он будет очень сильным, то он просто сдует детали с платы. По мере прогрева, флюс начнет испаряться, а припой из темно-серого цвета начнет светлеть и в конце концов расплавится, растечется и станет блестящим. Примерно так как видно на следующем снимке.
После того как припой расплавился, наконечник фена медленно отводим подальше от платы, давая ей постепенно остыть. Вот что получилось у меня. По большим капелькам припоя у торцов элементов видно где я положил пасты слишком много, а где пожадничал.
Паяльная паста, вообще говоря, может оказаться достаточно дефицитной и дорогой. Если ее нет в наличии, то можно попробовать обойтись и без нее. Как это сделать рассмотрим на примере пайки микросхемы. Для начала все контактные площадки необходимо тщательно и толстым слоем облудить.
На фото, надеюсь видно, что припой на контактных площадках лежит такой невысокой горочкой. Главное чтобы он был распределен равномерно и его количество на всех площадках было одинаково. После этого все контактные площадки смачиваем флюсом и даем некоторое время подсохнуть, чтобы он стал более густым и липким и детали к нему прилипали. Аккуратно помещаем микросхему на предназначенное ей место. Тщательно совмещаем выводы микросхемы с контактными площадками.
Рядом с микросхемой я поместил несколько пассивных компонентов керамические и электролитический конденсаторы. Чтобы детали не сдувались напором воздуха нагревать начинаем свысока. Торопиться здесь не надо. Если большую сдуть достаточно сложно, то мелкие резисторы и конденсаторы запросто разлетаются кто куда.
Вот что получилось в результате. На фото видно, что конденсаторы припаялись как положено, а вот некоторые ножки микросхемы (24, 25 и 22 например) висят в воздухе. Проблема может быть или в неравномерном нанесении припоя на контактные площадки или в недостаточном количестве или качестве флюса. Исправить положение можно обычным паяльником с тонким жалом, аккуратно пропаяв подозрительные ножки. Чтобы заметить такие дефекты пайки необходимо увеличительное стекло.
Паяльная станция с горячим воздухом - это хорошо, скажете вы, но как быть тем, у кого ее нет, а есть только паяльник? При должной степени аккуратности SMD элементы можно припаивать и обычным паяльником. Чтобы проиллюстрировать эту возможность припаяем резисторы и пару микросхем без помощи фена одним только паяльником. Начнем с резистора. На предварительно облуженные и смоченные флюсом контактные площадки устанавливаем резистор. Чтобы он при пайке не сдвинулся с места и не прилип к жалу паяльника, его необходимо в момент пайки прижать к плате иголкой.
Потом достаточно прикоснуться жалом паяльника к торцу детали и контактной площадке и деталь с одной стороны окажется припаянной. С другой стороны припаиваем аналогично. Припоя на жале паяльника должно быть минимальное количество, иначе может получиться залипуха.
Вот что у меня получилось с пайкой резистора.
Качество не очень, но контакт надежный. Качество страдает из за того, что трудно одной рукой фиксировать иголкой резистор, второй рукой держать паяльник, а третьей рукой фотографировать.
Транзисторы и микросхемы стабилизаторов припаиваются аналогично. Я сначала припаиваю к плате теплоотвод мощного транзистора. Тут припоя не жалею. Капелька припоя должна затечь под основание транзистора и обеспечить не только надежный электрический контакт, но и надежный тепловой контакт между основанием транзистора и платой, которая играет роль радиатора.
Во время пайки можно иголкой слегка пошевелить транзистор, чтобы убедиться что весь припой под основанием расплавился и транзистор как бы плавает на капельке припоя. К тому же лишний припой из под основания при этом выдавится наружу, улучшив тепловой контакт. Вот так выглядит припаянная микросхема интегрального стабилизатора на плате.
Теперь надо перейти к более сложной задаче - пайке микросхемы. Первым делом, опять производим точное позиционирование ее на контактных площадках. Потом слегка «прихватываем» один из крайних выводов.
После этого нужно снова проверить правильность совпадения ножек микросхемы и контактных площадок. После этого таким же образом прихватываем остальные крайние выводы.
Теперь микросхема никуда с платы не денется. Осторожно, по одной припаиваем все остальные выводы, стараясь не посадить перемычку между ножками микросхемы.
В наш бурный век электроники главными преимуществами электронного изделия являются малые габариты, надежность, удобство монтажа и демонтажа (разборка оборудования), малое потребление энергии а также удобное юзабилити (от английского – удобство использования). Все эти преимущества ну никак не возможны без технологии поверхностного монтажа – SMT технологии (S urface M ount T echnology ), и конечно же, без SMD компонентов.
Что такое SMD компоненты
SMD компоненты используются абсолютно во всей современной электронике. SMD (S urface M ounted D evice ), что в переводе с английского – “прибор, монтируемый на поверхность”. В нашем случае поверхностью является печатная плата, без сквозных отверстий под радиоэлементы:
В этом случае SMD компоненты не вставляются в отверстия плат. Они запаиваются на контактные дорожки, которые расположены прямо на поверхности печатной платы. На фото ниже контактные площадки оловянного цвета на плате мобильного телефона, на котором раньше были SMD компоненты.
Плюсы SMD компонентов
Самыми большим плюсом SMD компонентов являются их маленькие габариты. На фото ниже простые резисторы и :
Благодаря малым габаритам SMD компонентов, у разработчиков появляется возможность размещать большее количество компонентов на единицу площади, чем простых выводных радиоэлементов. Следовательно, возрастает плотность монтажа и в результате этого уменьшаются габариты электронных устройств. Так как вес SMD компонента в разы легче, чем вес того же самого простого выводного радиоэлемента, то и масса радиоаппаратуры будет также во много раз легче.
SMD компоненты намного проще выпаивать. Для этого нам потребуется с феном. Как выпаивать и запаивать SMD компоненты, можете прочитать в статье как правильно паять SMD . Запаивать их намного труднее. На заводах их располагают на печатной плате специальные роботы. Вручную на производстве их никто не запаивает, кроме радиолюбителей и ремонтников радиоаппаратуры.
Многослойные платы
Так как в аппаратуре с SMD компонентами очень плотный монтаж, то и дорожек в плате должно быть больше. Не все дорожки влезают на одну поверхность, поэтому печатные платы делают многослойными. Если аппаратура сложная и имеет очень много SMD компонентов, то и в плате будет больше слоев. Это как многослойный торт из коржей. Печатные дорожки, связывающие SMD компоненты, находятся прямо внутри платы и их никак нельзя увидеть. Пример многослойных плат – это платы мобильных телефонов, платы компьютеров или ноутбуков (материнская плата, видеокарта, оперативная память и тд).
На фото ниже синяя плата – Iphone 3g, зеленая плата – материнская плата компьютера.
Все ремонтники радиоаппаратуры знают, что если перегреть многослойную плату, то она вздувается пузырем. При этом межслойные связи рвутся и плата приходит в негодность. Поэтому, главным козырем при замене SMD компонентов является правильно подобранная температура.
На некоторых платах используют обе стороны печатной платы, при этом плотность монтажа, как вы поняли, повышается вдвое. Это еще один плюс SMT технологии. Ах да, стоит учесть еще и тот фактор, что материала для производства SMD компонентов уходит в разы меньше, а себестоимость их при серийном производстве в миллионах штук обходится, в прямом смысле, в копейки.
Основные виды SMD компонентов
Давайте рассмотрим основные SMD элементы, используемые в наших современных устройствах. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности с малым номиналом, и другие компоненты выглядят как обычные маленькие прямоугольники, а точнее, параллелепипеды))
На платах без схемы невозможно узнать, то ли это резистор, то ли конденсатор то ли вообще катушка. Китайцы метят как хотят. На крупных SMD элементах все-таки ставят код или цифры, чтобы определить их принадлежность и номинал. На фото ниже в красном прямоугольнике помечены эти элементы. Без схемы невозможно сказать, к какому типу радиоэлементов они относятся, а также их номинал.
Типоразмеры SMD компонентов могут быть разные. Вот есть описание типоразмеров для резисторов и конденсаторов. Вот, например, прямоугольный SMD конденсатор желтого цвета. Еще их называют танталовыми или просто танталами:
А вот так выглядят SMD :
Есть еще и такие виды SMD транзисторов:
Которые обладают большим номиналом, в SMD исполнении выглядят вот так:
Ну и конечно, как же без микросхем в наш век микроэлектроники! Существует очень много SMD типов корпусов микросхем , но я их делю в основном на две группы:
1) Микросхемы, у которых выводы параллельны печатной плате и находятся с двух сторон или по периметру.
2) Микросхемы, у которых выводы находятся под самой микросхемой. Это особый класс микросхем, называется BGA (от английского Ball grid array – массив из шариков). Выводы таких микросхем представляют из себя простые припойные шарики одинаковой величины.
На фото ниже BGA микросхема и обратная ее сторона, состоящая из шариковых выводов.
Микросхемы BGA удобны производителям тем, что они очень сильно экономят место на печатной плате, потому что таких шариков под какой-нибудь микросхемой BGA могут быть тысячи. Это значительно облегчает жизнь производителям, но нисколько не облегчает жизнь ремонтникам.
Резюме
Что же все-таки использовать в своих конструкциях? Если у вас не дрожат руки, и вы хотите сделать, маленького радиожучка, то выбор очевиден. Но все-таки в радиолюбительских конструкциях габариты особо не играют большой роли, да и паять массивные радиоэлементы намного проще и удобнее. Некоторые радиолюбители используют и то и другое. Каждый день разрабатываются все новые и новые микросхемы и SMD компоненты. Меньше, тоньше, надежнее. Будущее, однозначно, за микроэлектроникой.