Как осуществляется монтаж конденсаторов на печатную плату. Какие существуют технологии поверхностного монтажа. Каковы преимущества SMD-компонентов. Как выглядят и маркируются SMD-конденсаторы. Как правильно заменить вышедший из строя конденсатор на плате.
Технология поверхностного монтажа (SMT) электронных компонентов
Технология поверхностного монтажа (Surface Mount Technology, SMT) — это метод производства электронных схем, при котором компоненты монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Эта технология пришла на смену традиционному монтажу компонентов в сквозные отверстия.
Основные преимущества SMT-технологии:
- Компактность — компоненты для поверхностного монтажа (SMD) значительно меньше обычных
- Высокая плотность монтажа
- Меньший вес готовых изделий
- Лучшие электрические характеристики из-за коротких выводов
- Возможность автоматизации процесса сборки
- Снижение стоимости при массовом производстве
SMD-компоненты: что это такое и в чем их преимущества
Основные преимущества SMD-компонентов:
- Миниатюрные размеры — в несколько раз меньше обычных аналогов
- Меньший вес
- Лучшие электрические характеристики на высоких частотах
- Возможность автоматизированной установки
- Более низкая стоимость при массовом производстве
Благодаря этим преимуществам, SMD-компоненты позволяют создавать более компактные, легкие и функциональные электронные устройства.
Виды и маркировка SMD-конденсаторов
SMD-конденсаторы бывают различных типов:
- Керамические
- Электролитические
- Танталовые
- Полимерные
Маркировка SMD-конденсаторов обычно включает:
- Емкость
- Рабочее напряжение
- Температурный коэффициент (для керамических)
- Полярность (для полярных типов)
Емкость часто обозначается трехзначным кодом, где две первые цифры — значащие, а третья — количество нулей. Например, 104 означает 10*10^4 пФ = 100 нФ.
Процесс монтажа SMD-конденсаторов на печатную плату
Монтаж SMD-конденсаторов на печатную плату обычно включает следующие этапы:
- Нанесение паяльной пасты на контактные площадки платы
- Установка компонентов с помощью автомата или вручную
- Оплавление паяльной пасты в печи или термовоздушной станцией
- Отмывка платы от остатков флюса (при необходимости)
- Визуальный и электрический контроль качества монтажа
При ручном монтаже используется паяльник с тонким жалом или паяльная станция с горячим воздухом. Важно правильно подобрать температуру пайки, чтобы не повредить компонент или плату.
Замена вышедших из строя SMD-конденсаторов
Замена вышедшего из строя SMD-конденсатора на печатной плате требует определенных навыков и инструментов. Основные этапы:
- Аккуратное удаление старого компонента с помощью паяльной станции
- Очистка контактных площадок от остатков припоя
- Установка нового конденсатора с соблюдением полярности (если требуется)
- Пайка с использованием флюса и качественного припоя
- Проверка качества пайки и работоспособности схемы
При замене важно использовать конденсатор с аналогичными характеристиками по емкости и рабочему напряжению.
Особенности работы с многослойными печатными платами
Современные электронные устройства часто используют многослойные печатные платы. При работе с ними важно учитывать следующие особенности:
- Повышенная чувствительность к перегреву
- Риск повреждения межслойных соединений
- Сложность трассировки дорожек
- Необходимость точного соблюдения технологии монтажа
При ремонте многослойных плат крайне важно контролировать температуру пайки и время воздействия, чтобы избежать расслоения или повреждения внутренних проводников.
Инструменты и оборудование для работы с SMD-компонентами
Для качественного монтажа и замены SMD-компонентов, включая конденсаторы, рекомендуется использовать следующие инструменты:
- Паяльная станция с регулировкой температуры
- Термовоздушная паяльная станция
- Пинцет для работы с мелкими деталями
- Лупа или микроскоп для визуального контроля
- Паяльная паста или качественный припой с флюсом
- Оплетка для удаления припоя
Важно также иметь хорошее освещение рабочего места и средства защиты глаз.
Перспективы развития технологий поверхностного монтажа
Технологии поверхностного монтажа продолжают развиваться. Основные тенденции включают:
- Дальнейшую миниатюризацию компонентов
- Развитие технологий 3D-монтажа
- Совершенствование автоматизированного оборудования
- Внедрение новых материалов для компонентов и плат
- Повышение надежности и устойчивости к внешним воздействиям
Эти тенденции позволят создавать еще более компактные и функциональные электронные устройства в будущем.
Услуги пайки электронных компонентов, монтаж деталей на печатную плату
Преимущества технологии поверхностного монтажа электронных компонентов плат
Стремительный рост популярности SMT-метода фиксации элементов обусловлен рядом его неоспоримых достоинств:
— процессы установки и пайки компонентов являются отдельными технологическими операциями;
— используемая для фиксации элементов паста одновременно и очищает контактную поверхность, и припаивает выводные контакты к металлизированным дорожкам;
— поверхностный монтаж легче поддается автоматизации, чем выводной;
— для фиксации SMD -компонентов не требуется сверление отверстий в пластине;
— полезная рабочая площадь платы увеличивается, ведь выводы не проходят насквозь, что позволяет наносить — металлизированные дорожки на обе стороны;
— масса, размеры элементов, а также их контактов минимальные;
— готовая SMD-плата более компактная, чем THT.
Благодаря вышеуказанным преимуществам изготовление микросхем электронных устройств методом поверхностного монтажа осуществляется максимально оперативно. А созданная плата отличается легкостью, небольшими размерами, что является важным плюсом при сборке электронного оборудования, особенно гаджетов и другой мобильной техники. При серийном производстве электронных устройств технология поверхностного монтажа — оптимальное решение.
Ее применение требует минимум ручного труда. Для нанесения паяльной пасты чаще всего используются специальные механические шприцы. Установка компонентов выполняется на функциональных станках. Пайка элементов осуществляется термообработкой плат в печи. Все эти операции выполняются под контролем опытного инженера, однако, он не тратит много времени на фиксацию каждого элемента.
Недостатки технологии пайки SMD- компонентов
Поверхностный монтаж имеет множество преимуществ перед сквозным. Однако у него есть и определенные недостатки:
— для выполнения операций требуется функциональное оборудование;
— качественное осуществление монтажа возможно лишь под контролем высококвалифицированного инженера;
— при создании монтаже платы требуется использовать комплектующие исключительно высокого качества;
— необходимо учитывать электротермические характеристики элементов и точно настраивать температуру пайки в печи, чтобы предотвратить повреждение компонентов (перегрев, плавление, растрескивание).
Несмотря на то, что при поверхностном монтаже обязательно требуются высококачественные (а значит, более дорогостоящие) комплектующие, себестоимость готовой платы снижается. Это обеспечивается сокращением производственных сроков, заменой ручных операций автоматизированными. Технология пайки SMD -компонентов используется при изготовлении как одно-, так и многослойных плат. Она выполняется до ТНТ-монтажа, если проводится смешанный монтаж.
Как применяется технология поверхностного монтажа печатных плат
Монтаж SMD-элементов осуществляется в несколько этапов:
— изучается техническая документация, полученная от заказчика;
— определяется набор комплектующих, рассчитывается стоимость проекта;
— создаются трафареты для нанесения паяльной пасты;
— подготавливается производственный процесс;
— на контактные площадки наносится припойная паста;
— устанавливаются SMD -компоненты;
— выполняется пайка платы в печи;
— микросхема плата отмывается, очищается от остатков флюса, сушится.
После этого обязательно изделия проходят проверку ОТК.
Технология поверхностного монтажа радиоэлементов требует наличия функционального оборудования, качественных комплектующих и бесценных знаний, навыков квалифицированных инженеров, поэтому SMD-монтаж печатных плат доверьте нам.
Изготовленные и смонтированные нами платы отвечают всем заявленным в техдокументации характеристикам и передаются заказчику точно в срок!
Как меняют цвет конденсаторы в smd корпусе. SMD компоненты. Что такое SMD компоненты
Мы уже познакомились с основными радиодеталями: резисторами, конденсаторами, диодами, транзисторами, микросхемами и т.п., а также изучили, как они монтируются на печатную плату. Ещё раз вспомним основные этапы этого процесса: выводы всех компонентов пропускают в отверстия, имеющиеся в печатной плате. После чего выводы обрезаются, и затем с обратной стороны платы производится пайка (см. рис.1).
Этот уже известный нам процесс называется DIP-монтаж. Такой монтаж очень удобен для начинающих радиолюбителей: компоненты крупные, паять их можно даже большим «советским» паяльником без помощи лупы или микроскопа. Именно поэтому все наборы Мастер Кит для самостоятельной пайки подразумевают DIP-монтаж.
Рис. 1. DIP-монтаж
Но DIP-монтаж имеет очень существенные недостатки:
Крупные радиодетали не подходят для создания современных миниатюрных электронных устройств;
— печатная плата для DIP-монтажа также обходится дороже из-за необходимости сверления множества отверстий;
— DIP-монтаж сложно автоматизировать: в большинстве случаях даже на крупных заводах по производству электронику установку и пайку DIP-деталей приходится выполнять вручную. Это очень дорого и долго.
Поэтому DIP-монтаж при производстве современной электроники практически не используется, и на смену ему пришёл так называемый SMD-процесс, являющийся стандартом сегодняшнего дня. Поэтому любой радиолюбитель должен иметь о нём хотя бы общее представление.
SMD монтаж
SMD компоненты (чип-компоненты) — это компоненты электронной схемы, нанесённые на печатную плату с использованием технологии монтирования на поверхность — SMT технологии (англ. surface mount technology).Т.е все электронные элементы, которые «закреплены» на плате таким способом, носят название
На рис. 2. показан участок платы SMD-монтажа. Такая же плата, выполненная на DIP-элементах, будет иметь в несколько раз большие габариты.
Рис.2. SMD-монтаж
SMD монтаж имеет неоспоримые преимущества:
Радиодетали дешёвы в производстве и могут быть сколь угодно миниатюрны;
— печатные платы также обходятся дешевле из-за отсутствия множественной сверловки;
— монтаж легко автоматизировать: установку и пайку компонентов производят специальные роботы. Также отсутствует такая технологическая операция, как обрезка выводов.
SMD-резисторы
Знакомство с чип-компонентами логичнее всего начать с резисторов, как с самых простых и массовых радиодеталей.
Рис. 3. ЧИП-резисторы
Типоразмеры SMD-резисторов
Мы уже знаем, что выводные резисторы имеют определённую сетку стандартных типоразмеров, зависящих от их мощности: 0,125W, 0,25W, 0,5W, 1W и т.п.
Стандартная сетка типоразмеров имеется и у чип-резисторов, только в этом случае типоразмер обозначается кодом из четырёх цифр: 0402, 0603, 0805, 1206 и т.п.
Основные типоразмеры резисторов и их технические характеристики приведены на рис.4.
Рис. 4 Основные типоразмеры и параметры чип-резисторов
Маркировка SMD-резисторов
Резисторы маркируются кодом на корпусе.
Если в коде три или четыре цифры, то последняя цифра означает количество нулей, На рис. 5. резистор с кодом «223» имеет такое сопротивление: 22 (и три нуля справа) Ом = 22000 Ом = 22 кОм. Резистор с кодом «8202» имеет сопротивление: 820 (и два нуля справа) Ом = 82000 Ом = 82 кОм.
Встречаются и резисторы нулевого сопротивления, или резисторы-перемычки. Часто они используются как предохранители.
Конечно, можно не запоминать систему кодового обозначения, а просто измерить сопротивление резистора мультиметром.
Рис. 5 Маркировка чип-резисторов
Керамические SMD-конденсаторы
Внешне SMD-конденсаторы очень похожи на резисторы (см. рис.6.). Есть только одна проблема: код ёмкости на них не нанесён, поэтому единственный способ ёё определения – измерение с помощью мультиметра, имеющего режим измерения ёмкости.
SMD-конденсаторы также выпускаются в стандартных типоразмерах, как правило, аналогичных типоразмерам резисторов (см. выше).
Рис. 6. Керамические SMD-конденсаторы
Электролитические SMS-конденсаторы
Рис.7. Электролитические SMS-конденсаторы
Эти конденсаторы похожи на своих выводных собратьев, и маркировка на них обычно явная: ёмкость и рабочее напряжение. Полоской на «шляпке» конденсатора маркируется его минусовой вывод.
SMD-транзисторы
Рис.8. SMD-транзистор
Транзисторы мелкие, поэтому написать на них их полное наименование не получается. Ограничиваются кодовой маркировкой, причём какого-то международного стандарта обозначений нет. Например, код 1E может обозначать тип транзистора BC847A, а может – какого-нибудь другого. Но это обстоятельство абсолютно не беспокоит ни производителей, ни рядовых потребителей электроники. Сложности могут возникнуть только при ремонте. Определить тип транзистора, установленного на печатную плату, без документации производителя на эту плату иногда бывает очень сложно.
SMD-диоды и SMD-светодиоды
Фотографии некоторых диодов приведены на рисунке ниже:
Рис.9. SMD-диоды и SMD-светодиоды
На корпусе диода обязательно указывается полярность в виде полосы ближе к одному из краев. Обычно полосой маркируется вывод катода.
SMD-cветодиод тоже имеет полярность, которая обозначается либо точкой вблизи одного из выводов, либо ещё каким-то образом (подробно об этом можно узнать в документации производителя компонента).
Определить тип SMD-диода или светодиода, как и в случае с транзистором, сложно: на корпусе диода выштамповывается малоинформативный код, а на корпусе светодиода чаще всего вообще нет никаких меток, кроме метки полярности. Разработчики и производители современной электроники мало заботятся о её ремонтопригодности. Подразумевается, что ремонтировать печатную плату будет сервисный инженер, имеющий полную документацию на конкретное изделие. В такой документации чётко описано, на каком месте печатной платы установлен тот или иной компонент.
Установка и пайка SMD-компонентов
SMD-монтаж оптимизирован в первую очередь для автоматической сборки специальными промышленными роботами. Но любительские радиолюбительские конструкции также вполне могут выполняться на чип-компонентах: при достаточной аккуратности и внимательности паять детали размером с рисовое зёрнышко можно самым обычным паяльником, нужно знать только некоторые тонкости.
Но это тема для отдельного большого урока, поэтому подробнее об автоматическом и ручном SMD-монтаже будет рассказано отдельно.
В элементной базе компьютера (и не только) есть одно узкое место — электролитические конденсаторы. Они содержат электролит, электролит — это жидкость. Поэтому нагрев такого конденсатора приводит к выходу его из строя, так как электролит испаряется. А нагрев в системном блоке — дело регулярное.
Поэтому замена конденсаторов — это вопрос времени. Больше половины отказов материнских плат средней и нижней ценовой категории происходит по вине высохших или вздувшихся конденсаторов. Еще чаще по этой причине ломаются компьютерные блоки питания.
Поскольку печать на современных платах очень плотная, производить замену конденсаторов нужно очень аккуратно. Можно повредить и при этом не заметить мелкий бескорпусой элемент или разорвать (замкнуть) дорожки, толщина и расстояние между которыми чуть больше толщины человеческого волоса. Исправить подобное потом достаточно сложно. Так что будьте внимательны.
Итак, для замены конденсаторов понадобится паяльник с тонким жалом мощностью 25-30Вт, кусок толстой гитарной струны или толстая игла, паяльный флюс или канифоль.
В том случае, если вы перепутаете полярность при замене электролитического конденсатора или установите конденсатор с низким номиналом по вольтажу, он вполне может взорваться. А вот как это выглядит:
Так что внимательнее подбирайте деталь для замены и правильно устанавливайте. На электролитических конденсаторах всегда отмечен минусовой контакт (обычно вертикальной полосой цвета, отличного от цвета корпуса). На печатной плате отверстие под минусовой контакт отмечено тоже (обычно черной штриховкой или сплошным белым цветом). Номиналы написаны на корпусе конденсатора. Их несколько: вольтаж, ёмкость, допуски и температура.
Первые два есть всегда, остальные могут и отсутствовать. Вольтаж: 16V (16 вольт). Ёмкость: 220µF (220 микрофарад). Вот эти номиналы очень важны при замене. Вольтаж можно выбирать равный или с большим номиналом. А вот ёмкость влияет на время зарядки/разрядки конденсатора и в ряде случаев может иметь важное значение для участка цепи.
Поэтому ёмкость следует подбирать равную той, что указана на корпусе. Слева на фото ниже зелёный вздувшийся (или потёкший) конденсатор. Вообще с этими зелёными конденсаторами постоянные проблемы. Самые частые кандидаты на замену. Справа исправный конденсатор, который будем впаивать.
Выпаивается конденсатор следующим образом: сначала находите ножки конденсатора с обратной стороны платы (для меня это самый трудный момент). Затем нагреваете одну из ножек и слегка давите на корпус конденсатора со стороны нагреваемой ножки. Когда припой расплавляется, конденсатор наклоняется. Проводите аналогичную процедуру со второй ножкой. Обычно конденсатор вынимается в два приема.
Спешить не нужно, сильно давить тоже. Мат.плата — это не двухсторонний текстолит, а многослойный (представьте вафлю). Из-за чрезмерного усердия можно повредить контакты внутренних слоев печатной платы. Так что без фанатизма. Кстати, долговременный нагрев тоже может повредить плату, например, привести к отслоению или отрыву контактной площадки. Поэтому сильно давить паяльником тоже не нужно. Паяльник прислоняем, на конденсатор слегка надавливаем.
После извлечения испорченного конденсатора необходимо сделать отверстия, чтобы новый конденсатор вставлялся свободно или с небольшим усилием. Я для этих целей использую гитарную струну той же толщины, что и ножки выпаиваемой детали. Для этих целей подойдет и швейная игла, однако иглы сейчас делают из обычного железа, а струны из стали. Есть вероятность того, что игла схватится припоем и сломается при попытке ее вытащить. А струна достаточно гибкая и схватывается сталь с припоем значительно хуже, чем железо.
При демонтаже конденсаторов припой чаще всего забивает отверстия в плате. Попробовав впаять конденсатор тем же способом, которым я советовал его выпаивать, можно повредить контактную площадку и дорожку, ведущую к ней. Не конец света, но очень нежелательное происшествие. Поэтому если отверстия не забил припой, их нужно просто расширить. А если все же забил, то нужно плотно прижать конец струны или иглы к отверстию, а с другой стороны платы прислонить к этому отверстию паяльник. Если подобный вариант неудобен, то жало паяльника нужно прислонять к струне практически у основания. Когда припой расплавится, струна войдёт в отверстие. В этот момент надо ее вращать, чтобы она не схватилась припоем.
После получения и расширения отверстия нужно снять с его краев излишки припоя, если таковые имеются, иначе во время припаивания конденсатора может образоваться оловянная шапка, которая может припаять соседние дорожки в тех местах, где печать плотная. Обратите внимание на фото ниже — насколько близко к отверстиям располагаются дорожки. Припаять такую очень легко, а заметить сложно, поскольку обзору мешает установленный конденсатор. Поэтому лишний припой очень желательно убирать.
Если у вас нет под боком радио-рынка, то скорее всего конденсатор для замены найдется только б/у. Перед монтажом следует обработать его ножки, если требуется. Желательно снять весь припой с ножек. Я обычно мажу ножки флюсом и чистым жалом паяльника облуживаю, припой собирается на жало паяльника. Потом скоблю ножки конденсатора канцелярским ножом (на всякий случай).
Вот, собственно, и все. Вставляем конденсатор, смазываем ножки флюсом и припаиваем. Кстати, если используется сосновая канифоль, лучше истолочь ее в порошок и нанести его на место монтажа, чем макать паяльник в кусок канифоли. Тогда получится аккуратно.
Замена конденсатора без выпаивания с платы
Условия ремонта бывают разные и менять конденсатор на многослойной (мат. плата ПК, например) печатной плате — это не то же самое что поменять конденсатор в блоке питания (однослойная односторонняя печатная плата). Надо быть предельно аккуратным и осторожным. К сожалению, не все родились с паяльником в руках, а отремонтировать (или попытаться отремонтировать) что-то бывает очень нужно.
Как я уже писал в первой половине статьи, чаще всего причиной поломок являются конденсаторы. Поэтому замена конденсаторов наиболее частый вид ремонта, по крайней мере в моём случае. В специализированных мастерских есть для этих целей специальное оборудование. Если оного нет, приходится пользоваться оборудованием обычным (флюс, припой и паяльник). В этом случае очень помогает опыт.
Главным преимуществом данного метода является то, что контактные площадки платы придётся в значительно меньшей степени подвергать нагреву. Как минимум в два раза. Печать на дешёвых мат.платах достаточно часто отслаивается от нагрева. Дорожки отрываются, а исправить такое потом достаточно проблематично.
Минус данного способа в том, что на плату всё-таки придётся надавить, что тоже может привести к негативным последствиям. Хотя из моей личной практики давить сильно ни разу не приходилось. При этом есть все шансы припаяться к ножкам, оставшимся после механического удаления конденсатора.
Итак, замена конденсатора начинается с удаления испорченной детали с мат.платы.
На конденсатор нужно поставить палец и с лёгким нажатием попробовать покачать его вверх-вниз и влево-вправо. Если конденсатор качается влево-вправо, значит ножки расположены по вертикальной оси (как на фото), в обратном случае по горизонтальной. Также можно определить положение ножек по минусовому маркеру (полоса на корпусе конденсатора, обозначающая минусовой контакт).
Дальше следует надавить на конденсатор по оси расположения его ножек, но не резко, а плавно, медленно увеличивая нагрузку. В результате ножка отделяется от корпуса, далее повторяем процедуру для второй ножки (давим с противоположной стороны).
Иногда ножка из-за плохого припоя вытаскивается вместе с конденсатором. В этом случае можно слегка расширить получившееся отверстие (я делаю это куском гитарной струны) и вставить туда кусок медной проволоки, желательно одинаковой с ножкой толщины.
Половина дела сделана, теперь переходим непосредственно к замене конденсатора. Стоит отметить, что припой плохо пристаёт к той части ножки, которая находилась внутри корпуса конденсатора и её лучше откусить кусачками, оставив небольшую часть. Затем ножки конденсатора, приготовленного для замены и ножки старого конденсатора обрабатываются припоем и припаиваются. Удобнее всего паять конденсатор, приложив его к к плате под углом в 45 градусов. Потом его легко можно поставить по стойке смирно.
Вид в результате, конечно неэстетичный, но зато работает и данный способ намного проще и безопаснее предыдущего с точки зрения нагрева платы паяльником. Удачного ремонта!
Если материалы сайта оказались для вас полезными, можете поддержать дальнейшее развитие ресурса, оказав ему (и мне ) .
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.
Виды монтажа печатных плат
Монтаж печатных плат состоит из сложных операций, предусматривающих установку специальных компонентов и припаивание их к печатной плате. Универсальность процесса установки конденсаторов, кнопок, светодиодных индикаторов и других компонентов позволяет применять при монтаже печатных плат разнообразные материалы и подложки и для создания надежных элементов подстраиваться под часто изменяющиеся объемы производства электроблоков и отдельных узлов.
Этапы монтажа печатных плат
Процесс монтажа печатных плат включает следующие этапы:
- подготовка элементов к пайке;
- флюсование и нанесение паяльной пасты;
- создание паяльных соединений;
- отмывка соединений и проверочные испытания.
На определенной сборочной линии могут применяться свои этапы монтажа. Вне зависимости от количества этапов на каждом конкретном производстве, главным условием является высококачественный монтаж печатных плат для дальнейшего обеспечения надежности устройств, в которых будут использоваться эти платы.
Разновидности монтажа печатных плат
Монтаж печатных плат одна из основных услуг, предлагаемых компанией «Кабельные технологии».
Мы оказываем услуги по производству следующих видов монтажа печатных плат:
Наиболее распространенным способом является монтаж печатных плат с применением SMD-технологий. С его помощью удалось добиться максимальной автоматизации производства и уменьшить трудоемкость процессов монтажа, что позволило снизить себестоимость продукции, особенно в условиях серийного выпуска.
Преимущества поверхностного монтажа печатных плат
Данный способ конструирования, при котором может выполняться BGA монтаж (BGA – массив шариков), позволяет значительным образом снизить размеры и массу узлов и обладает рядом других преимуществ, в том числе:
- широкие возможности для проведения ремонтных работ;
- улучшенные технические характеристики;
- двустороннее расположение деталей на плате;
- снижение количества необходимых отверстий.
Выполнение монтажа печатных плат может потребовать специальной обработки. При желании заказчика специалисты компании «Кабельные технологии» произведут нанесение на печатные платы влагозащитного покрытия.
Когда вы нуждаетесь в срочном монтаже печатных плат, необходимо не только оперативно определиться с поставщиком исходя из стоимости его услуг, но и с видом плат, которые вам необходимы. Во избежание ошибок рекомендуется заранее ознакомиться с возможными нюансами и заключить сделку без хлопот и проблем в будущем.
Качество монтажа печатных плат, производимых компанией «Кабельные технологии», остается на неизменно высоком уровне. Поддерживать высокое качество нашей продукции нам позволяет использование современных технологий и высокоточного оборудования.
Накопленный многолетний опыт позволяет компании принимать в работу заказы различной степени сложности и объема. Индивидуальный подход к каждому клиенту позволяет оказывать услуги с оптимальным соотношением цены и качества.
Ввиду того, что поступающие заказы зачастую имеют особые требования и условия, стоимость монтажа печатных плат определяется индивидуально в каждом отдельном случае. Для того чтобы узнать примерную стоимость услуг, обратитесь к специалистам компании «Кабельные технологии» по указанным на сайте телефонам.
Пайка деталей в печатную плату
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, в своей статье про выбор главного инструмента я уже писал немного по этой теме. 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 к выпуску первого датагорского конструктора, 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.
Вот тут то нам очень пригодится жало «микроволна» о котором я упоминал вначале. С его помощью можно производить пайку многовыводных микросхем, просто проводя жалом вдоль выводов. Залипов практически не бывает и на пайку одной стороны с полусотней выводов с шагом 0,5 мм уходит всего минута. Если же такого волшебного жала у вас нет, то просто старайтесь делать все как можно аккуратнее.
Что же делать, если несколько ножек микросхемы оказались залиты одной каплей припоя и устранить этот залип паяльником не удается?
Тут на помощь придет кусочек оплетки от экранированного кабеля. Оплетку пропитываем флюсом. Затем прикладываем ее к заляпухе и нагреваем паяльником.
Оплетка как губка впитает в себя лишний припой и освободит от замыкания ножки микросхемы. Видно, что на выводах остался минимум припоя, который равномерно залил ножки микросхемы.
Надеюсь, я не утомил вас своей писаниной, и не сильно расстроил качеством фотографий и полученных результатов пайки. Может кому-нибудь этот материал окажется полезным. Удачи!
С уважением, Тимошкин Александр (TANk)
С паяльником с детства. По этой причине попал в спецшколу, где вместо уроков труда в старших классах были уроки радиоэлектроники.
Потом физфак университета. Работа технологом в цехе микроэлектроники на оборонном заводе, пока завод не развалили.
Потом преподавал всяческую физику в университете. И вот уже лет двадцать – лужу паяю, компы починяю.
Основы монтажа и пайки
Необходимые для работы инструменты и материалы рассмотрены в уроке №1.
Кратко напомню о том, что потребуется для сборки конструктора: паяльник, припой с каналом канифоли, радиотехнические бокорезы, пинцет, держатель платы типа «третья рука», спирт, салфетки, старая зубная щётка, стол, настольная лампа, стул.
Итак, приступим к сборке.
Мы будем собирать набор Мастер Кит NS073 – «Живое сердце», хотя для целей обучения совершенно не важно, сборку какого набора рассматривать.
Вот что должно получиться в итоге:
Светодиоды собранного устройства эффектно перемигиваются, создавая очень красивый эффект «бегущего огня».
Но сначала нужно собрать набор. Для этого потребуется установить каждую деталь на своё место, а затем припаять все детали.
Глаза боятся – руки делают. Приступим!
Общие требования к рабочему месту. Основы безопасности
Несмотря на то, что мы уже говорили об этом в уроке №1, о таких серьёзных вещах, касающихся безопасности, нелишне напомнить снова:
– рабочее место (стол) не должен быть захламлён. На свободном столе работать приятнее и эффективнее. Кроме того, радиодетали не смогут легко потеряться в окружающем хламе;
– Так как радиодетали мелкие, во избежание излишнего перенапряжения глаз рабочее место должно быть хорошо освещено. Всегда включайте настольную лампу;
– во время пайки предусмотрите хорошую вентиляцию рабочего места. Открывайте форточку, или включайте настольный вентилятор, отгоняющий дым от паяльника в сторону;
– паяльник горячий! Держитесь только за его ручку. Не допускайте прикосновений пальцев к жалу;
– после пайки, как и после любой другой работы, всегда мойте руки.
Печатная плата
Печатная плата является основной, шасси всей конструкцией.
Все детали устанавливаются с лицевой стороны платы (с той, где есть надписи), а выводы деталей припаиваются с тыльной стороны (где имеются токопроводящие дорожки).
Монтаж резисторов
Допустим, мы хотим установить резистор R1. По таблице из инструкции определяем, что R1 должен иметь сопротивление 1 МОм. Находим в наборе резистор соответствующего номинала (как определить номинал резистора, рассказывается в уроке №2). Ищем на печатной плате установочное место R1. Чтобы резистор R1 удобно «улёгся» на предназначенное для него место на печатной плате, выводы резистора нужно отформовать, то есть изогнуть определённым образом. Изгибать выводы можно пальцами или с помощью пинцета. Если с первого раза не получилось изогнуть выводы правильно – ничего страшного, можно поправить формовку. Но надо помнить, что если изгибать вывод в одном месте более нескольких раз, то он может обломиться.
Вот так выглядит установленный резистор с разных ракурсов:
Резистор R1 установлен «вертикально», то есть его корпус находится над поверхностью платы. Угол между компонентом и корпусом может быть любым, это не влияет на качество работы схемы. Также вспомним из урока №2, что резистор не имеет полярности, то есть может быть установлен как коричневой полосой вверх (как на рисунке), так и коричневой полосой вниз.
Чтобы деталь не выпадала при поворотах платы, с обратной стороны платы выводы резистора загибаем в разные стороны:
Мы можем сразу же обрезать излишки вывода резистора и припаять его. Затем установить следующую деталь, опять обрезать его выводы и припаять… Но можно сначала установить все детали, затем обрезать их выводы, а затем все сразу припаять. Так получится быстрее, технологичнее, именно так поступают профессиональные монтажники на производстве. Мы тоже будем действовать таким образом.
Установим резистор R2. Обратите внимание, что этот резистор устанавливается «горизонтально», то есть его корпус вплотную прилегает к плоскости печатной платы. Соответственно, и формовка выводов этого резистора несколько другая.
Снова напомню, что резисторы не имеют полярности. В данном случае синяя полоса резистора находится справа. Но можно установить его и в обратную сторону – синей полосой влево.
Таким же образом устанавливаем все остальные резисторы (в данном наборе их 9 штук).
Монтаж конденсаторов
В данном наборе всего один конденсатор – С1, поэтому перепутать его с каким-то другим невозможно. Но всё-таки проверим, что на конденсаторе в полном соответствии с перечнем компонентов указан код ёмкости 104.
В данном случае выводы конденсатора можно не формовать, так как компонент прекрасно устанавливается на плату в заводском состоянии выводов.
Также мы знаем из урока №2, что керамический конденсатор полярности не имеет и может устанавливаться на плату в любом положении.
Если в каком-то другом наборе будет несколько керамических конденсаторов, необходимо по указанному на компоненту коду ёмкости определить, на какое посадочное место следует его установить – С1, С4 или С17, например.
В наборе NS073 нет других конденсаторов, но в целях обучения на примере другого набора рассмотрим также монтаж электролитического конденсатора.
Помним о том, что электролитический конденсатор должен устанавливаться с учётом его полярности.
Монтаж диода
Находим на печатной плате посадочное место диода VD1. Вспомним из урока №2, что диод имеет полярность. Обратите внимание, что на печатной плате имеется обозначение «ключа» диода – полоса вблизи одного из выводов. Такая же полоса имеется и на самом диоде. При установке диода необходимо строго придерживаться меток полярности. Если установить диод в неправильной полярности (в данном случае неправильная установка – полосой вверх), то схема не заработает. Более того, диод или другие элементы схемы в таком случае могут выйти из строя.
Формовка выводов диода аналогична резистору R2.
Монтаж транзистора
В наборе NS073 нет транзисторов, но для полноты изложения материала на примере другого набора рассмотрим монтаж транзистора. Помним о том, что транзистор имеет «ключ», который при установке необходимо совмещать с соответствующей меткой на печатной плате.
Кроме того, важно помнить, что разные транзисторы могут быть одинаковыми по внешнему виду. И если в набор входят два или более транзисторов, необходимо проверять маркировку на их корпусах и устанавливать компоненты строго на нужные позиции – VT1, VT2 и т.п.
Монтаж микросхем
В данный набор входят две микросхемы. При установке необходимо соблюдать их ключи, обозначенные выемками как на печатной плате, так и на самом компоненте.
Загибаем выводы микросхемы – не обязательно все, достаточно двух противоположных. Микросхема зафиксирована и не выпадет.
Кроме того, надо учитывать, что микросхемы DD1 и DD2 разные. Правда, в данном случае у микросхем разное количество выводов: у одной – 14, а у другой – 16, поэтому при установке вы сразу поймёте, если что-то делаете неправильно. Но бывает так, что разные микросхемы имеют одинаковые корпуса с одинаковым количеством выводов. Поэтому всегда обращайте внимание на маркировку на корпусах микросхем и информацию в табличке-перечне компонентов инструкции.
Монтаж перемычки
В некоторых наборах, и в NS073 в частности, требуется такая технологическая операция, как установка перемычки. Перемычка на печатной плате обозначается чертой:
Перемычка не является электронным компонентом и в состав набора не входит. Её можно выполнить как из небольшого обрезка провода, так и из обрезка одного из выводов любой радиодетали. Формуют перемычку так же, как и резистор.
Монтаж светодиодов
Светодиод – это разновидность диода. И он тоже имеет полярность, которую важно соблюдать при монтаже.
На печатной плате обозначен вывод «+» (анод) светодиода.
У самого светодиода вывод «+» (анод) длиннее. Но ориентироваться на этот ключ можно только до обрезки выводов диода. Есть и другая метка полярности – скос на корпусе диода у вывода катода («-»).
Монтируем все светодиоды (в наборе NS073 их 20 штук). Загибаем их выводы с обратной стороны платы. Торчащих выводов становится много, плата принимает неаккуратный вид, но не нужно этого бояться, на следующем этапе мы обрежем лишние выводы. Если же выводы очень мешают – можно обрезать некоторые из них или вообще все в процессе монтажа. Как это делать, рассказывается ниже.
Обрезка выводов
Вот такой «ужас» наблюдается у нас с обратной стороны платы после установки всех компонентов.
Сейчас мы приведём плату в аккуратный вид, обрезав выводы (или, как говорится на жаргоне радиомонтажников, «причешем» плату).
Нам потребуются радиотехнические бокорезы (подробнее об этом инструменте описано в уроке №1). Инструмент держим практически перпендикулярно плате. От каждого вывода оставляем около 1-2 мм. Слишком длинный вывод будет некрасиво торчать. Кроме того, длинные выводы разных компонентов могут в процессе последующей пайки замкнуться друг с другом и образовать паразитные перемычки. Слишком коротко обрезанный вывод может привести к выпадению компонента.
Желательно, чтобы вывод не выходил за пределы контактной площадки.
На картинках ниже излишне длинный вывод и вывод оптимальной длины.
Таким образом. обрезаем все выводы. В итоге у нас получится примерно такая картина:
Плата готова к пайке.
Пайка конструкции
О необходимом для сборки набора паяльном инструменте рассказывается в уроке №1.
Кратко напомню: потребуется паяльник (или паяльная станция) и припой с каналом канифоли. Удобно также применять фиксатор платы – так называемую «третью руку».
Плату удобно зафиксировать с помощью специального держателя типа «третья рука», или каким-либо другим образом.
В одну руку (для правшей – в правую) берём паяльник, в другую – пруток припоя.
Конечно, паяльник должен быть горячим. Таковым он становится не мгновенно после включения в розетку, а через несколько минут после этого.
Если подвести горячее жало к припою, тот начнёт плавиться.
Жало паяльника ставим на точку пайки. Обратите внимание – не на кончик вывода детали, а именно на контактную площадку. Одновременно подаём в эту же точку пруток припоя.
Как и жало паяльника, пруток подаём не на кончик вывода, не на паяльник, а на контактную площадку. Припой начинает плавиться. Немного как бы подаём пруток на точку пайки, при этом слегка перемещая паяльник. Всё, у нас сформировалась точка пайки. Убираем припой, а затем паяльник. Ждём секунду – припой застыл, точка пайки готова. На точку пайки уходит 2-3 миллиметра прутка припоя (это очень ориентировочные данные, зависящие от типа припоя и контактной площадки).
Процесс идёт гораздо быстрее, чем я об этом рассказываю. На одну точку пайки у меня уходит около секунды. Допустимо – до трёх секунд. Если греть точку пайки дольше, теоретически могут возникнуть проблемы: можно перегреть деталь, или контактная площадка или дорожка могут отклеиться от основы платы. Но на практике это маловероятно. В комплекте Мастер Кит только качественные платы, а компоненты в конструкторах для начинающих не такие «нежные» и прощают многие ошибки, в том числе и перегрев.
Качественная пайка блестит и ровная. Если пайка рыхлая, матовая – значит, вы используете некачественный припой (либо припой без канала канифоли), или паяльник либо недостаточно горячий, либо, что чаще всего бывает, слишком горячий.
Я рассказал о технологии пайки, при которой пруток припоя подаётся непосредственно в зону пайки, а жало же используется только как нагреватель. Для современных жал из малообгораемых материалов это единственно правильная техника. Если же вы используете паяльник с обычным медным жалом, можно расплавлять некоторое количество припоя на жале, и переносить жидкий припой в точку пайки на жале, как на лопате. Попробуйте – возможно, так вам будет удобнее.
Всё очень просто. Но это как футбол: требуется практика. Можно прочесть многие тома по теории футбола, но это не значит, что вы научитесь в него играть. Практика – это что-то другое и совершенно необходимое.
Промывка платы
Строго говоря, современные флюсы, входящие в состав припоев, допускают безотмывочный процесс. То есть можно плату не промывать. Но такая печатная плата выглядит некрасиво, на ней плохо видны дефекты пайки, да и вообще есть такое понятие – «культура производства», и каждый уважающий себя производитель платы промывает. На производстве применяют специальные отмывочные машины, но тратить несколько тысяч долларов и приобретать такую машину размером с половину комнаты для радиолюбителя нецелесообразно. Хороших результатов можно достичь с помощью спирта, старой зубной щётки и салфеток. Смачивая щётку, хорошенько надраиваем плату со стороны пайки, на заключительно же этапе удобно применять для очистки и просушки платы салфетки. Теперь наша смонтированная плата чистенькая, красивая, её и людям не стыдно показать.
После отмывки на плате легче найти дефекты. Поэтому ещё раз внимательно посмотрите на плату и убедитесь, что все контактные площадки хорошо припаяны, а паразитных замыканий нет. При необходимости дефекты устраняем.
Устранение дефектов пайки
На рисунке ниже имеются два дефекта пайки: один из выводов пропаян неполностью, только с одной стороны. Такой контакт ненадёжный (на профессиональном жаргоне это называется «непропай»). Другой же вывод мы просто забыли припаять.
Собранная с такими дефектами пайки конструкция может или совсем не заработать, или работать нестабильно.
Исправим дефекты, заново пропаяв обнаруженные проблемные точки пайки.
Иногда в процессе пайки допускаются паразитные соединения припоем соседних выводов:
Если не заметить такие дефекты пайки, то готовая конструкция может не только не заработать, но и вообще выйти из строя сразу же после включения. Поэтому необходимо внимательно проверять монтаж. Допустим, мы обнаружили паразитное замыкание (на радиотехническом жаргоне такой дефект часто называют неблагозвучно – «соплёй»). Я расскажу вам, как восстановить нормальную пайку.
1. С помощью ножа (скальпеля). Прогреваем паяльником дефектную пайку, и проводим острым лезвием между точками пайки. Дефект устранён.
2. С помощью специального инструмента – вакуумной помпы, которая по-другому называется «радиотехнический отсос». Прогреваем место пайки, подносим отсос, нажимаем его кнопку – излишки припоя втягиваются в инструмент. Пайка исправлена!
3. С помощью специальной радиотехнической «оплётки». Прогреваем место пайки, вводим в место пайки многожильную медную «оплётку» – под действием сил натяжения лишний припой впитывается на «оплётку». Пайка исправлена!
В следующем уроке я расскажу о том, как настраивать и подключать собранную конструкцию.
Как я спаял свою первую электронную схему
В прошлом посте я делился своими скромными успехами в электронике, которые не тот момент ограничивались сборкой электронных схем на макетной плате без какой-либо пайки. Теперь же я буду хвастаться тем, как осилил делать что-то паяльником. Как, пожалуй, и в любом деле, при наличии правильной методички, коей, напомню, в моем случае является книга Чарльза Платта «Электроника для начинающих», дело это оказалось не таким уж и сложным.
Перечислю инструменты, которые я использовал. Так как в стартер к книге они не входили, их пришлось дозаказывать:
- Паяльная станция ZD-99. Температуру можно регулировать от 150 до 450 градусов. В комплекте идет держатель для паяльника и губка для очистки жала. Губку смачиваете водой, хорошо выжимаете, кладете в специально отведенную ванночку, и прямо вытираете горячий паяльник в процессе пайки.
- Держатель печатной платы с лупой (a.k.a третья рука). Просто маст хев, чтобы во время пайки ничего никуда не скользило. Польза от лупы пока что сомнительная.
- Бокорезы. Без них вы не откусите ножки припаянных элементов схемы. Кроме того, у меня неплохо получается снимать ими изоляцию с проводов.
- Пинцет. Потребность в нем возникает очень быстро. Без пинцета не обойтись, если вы хотите размещать элементы на плате достаточно плотно.
Дополнение: Дешевая паяльная станция ZD-99 вышла из строя спустя пару месяцев использования. Я заменил ее на паяльную станцию ELEMENT 878D с феном. В качестве более бюджетного варианта без фена также могу рекомендовать Simple Solder MK936 от CustomElectronics. Чтобы пайка получалась качественной, в настоящее время я всегда паяю с флюсом ЛТИ-120 (UPD: в качестве неплохой альтернативы можно порекомендовать флюс Kingbo RMA-218). Для снятия изоляции с проводов вместо бокорезов следует использовать специальный инструмент, стриппер. Для наших задач идеально подойдет стриппер на толщину провода от 20 до 30 AWG (0.25-0.80 мм).
Плюс к этому я купил припой ПОС 61 толщиной 0.8 мм с флюсом. Аналогичный припой включен в стартер, но мне показалось, что его там слишком мало. Как будет показано дальше, также вам могут понадобиться ножницы по металлу. У меня они нашлись дома. Чтобы припой не капал на стол, я поставил третью руку на обыкновенный блокнот. Вроде, это все, что касается инструментов.
Платт учит паять следующим образом. Берете два провода, спаиваете их крест-накрест. Если получилось, спаиваете два провода параллельно. Для изоляции используете термоусадочную трубку. Для нагрева термоусадочных трубок Платт советует купить промышленный фен. Однако я выяснил, что и обычный фен для волос вполне подходит. А если фена нет, трубку можно просто подержать над зажигалкой. Научившись паять провода, припаиваете провода блока питания к соединительным проводам, используемых на макетной плате. Больше не нужно соединять их «крокодилами». Удобно.
Касательно самой пайки. Просто соединяете в одной точке провода и жало паяльника. Несколько секунд греете провода (иначе к ним не прилипнет припой). Затем в ту же точку подносите припой. Вот и вся мудрость! Лично у меня все получилось с первого раза.
Важный момент об отводе тепла. Чтобы не перегреть элементы во время пайки, Платт советует одевать на ножки зажимы «крокодил». То есть, зажимы могут использоваться в качестве теплоотвода. Я пока как-то обхожусь без теплоотвода, но знать про такой прием полезно.
Итак, научившись работать с паяльником, мне захотелось спаять что-нибудь на плате, чтобы все было совсем как у взрослых. К сожалению, сделать мигающий светодиод при помощи программируемого однопереходного транзистора 2N6027, как описано у Платта, у меня не получилось. В книге приводится три немного различающиеся схемы. Я перепробовал их все. Пробовал менять немного сопротивление резисторов и емкость конденсаторов. Даже менять катод и анод местами на случай, если в моем однопереходном транзисторе они стоят не так, как у Платта — так ничего и не заработало. Допускаю, что у меня могут быть какие-то паленые однопереходные транзисторы.
В итоге я пошел гуглить, как делаются мигающие светодиоды на обыкновенных биполярных NPN транзисторах. Оказывается, соответствующая схема называется мультивибратор и выглядит приблизительно так:
Исходник этой схемы для gschem можно скачать здесь. К сожалению, gschem не умеет рисовать соединения крест-накрест, поэтому в середине схемы я просто нарисовал две прямые линии. На картинке я на всякий случай подчеркнул, что в центре схемы соединения нет. Впрочем, это и так должно быть ясно по отсутствию жирной точки.
Напряжение в 5 вольт было выбрано, потому что мне хотелось, чтобы схема питалась от USB, а по USB-кабелю идут именно 5 вольт. Больше о USB-кабеле и проводах в нем можно прочитать здесь. Обратите внимание, что красный и черный провод обычно соответствуют плюсу и минусу соответственно, но вообще это не гарантируется. Вы можете использовать и 12 вольт, этим вы ничего не спалите. В целом, чем меньше напряжение в приведенной схеме, тем реже мигают светодиоды. Емкость конденсаторов в принципе может быть любой. Я пробовал использовать конденсаторы от 22 до 100 мкФ. Чем меньше емкость, тем чаще мигают светодиоды.
По приведенной схеме я спаял такое устройство:
Обратите внимание, что дорожки на плате находятся с обратной стороны. Таким образом, во время пайки компоненты схемы приходится располагать как бы вверх ногами по сравнению с тем, как они располагаются на макетной плате. Нужно быть очень внимательным, чтобы все ножки попали в нужные места, особенно это касается светодиодов, конденсаторов и транзисторов. Как мне объяснили, таким образом паяют, чтобы между ножками элементов и дорожками на плате не получался конденсатор. Чтобы обрезать плату, я использовал упомянутые в начале заметки ножницы по металлу. Интересно, что с этой схемой у меня все получалось с первого раза без особых проблем. Ну разве что у одного транзистора сломал ножку, пришлось его заменить.
А какие инструменты вы используете во время пайки, при какой температуре паяете, используете ли «крокодилов» для теплоотвода, чем обрезаете платы, травите платы сами или используете готовые, а также какую электронную схему вы паяли в первый раз?
Дополнение: Выше был описан так называемый выводной или сквозной монтаж (Through-Hole Technology, THT). Поверхностный монтаж (SMT, Surface-Mount Technology) отличается только размером компонентов. Компоненты для поверхностного монтажа я лично припаиваю так. Залуживаю место пайки, затем подношу компонент и, придерживая пинцетом, припаиваю. Тут особенно удобно использовать пинцет с изогнутыми ножками. Но некоторые люди для поверхностного монтажа предпочитают использовать вместо припоя паяльную пасту и паяльный фен. Неплохая паяльная паста называется Mechanic XG-Z40, ее можно купить на eBay. Для ее нанесения требуется специальный пистолет. Его также можно найти на eBay по запросу «10ml manual syringe gun». Компоненты для поверхностного монтажа называются SMD, Surface-Mount Device. Они бывают разных размеров, из которых дома вы скорее всего будете использовать 1206, 0805 или 0603 — вряд ли мельче. SMT интересен тем, что позволяет разместить намного больше компонентов на той же площади, не требует наличия отверстий и потому позволяет использовать плату с обеих сторон.
Автоматический монтаж печатных плат / Услуги / АО «ПО «Электроприбор»
Автоматическая линия установки компонентов поверхностного монтажа производительностью до 50000 компонентов в час на печатную плату размером до 500х400 мм.
Автоматическая линия нашего предприятия оборудована:
Автомат трафаретной печати DEK HORYZON 03 i (Великобритания)
| Минимальное время цикла печати | 14 с |
| Максимальный размер области печати (Д х Ш) | 500 х 498 мм |
| Толщина печатной платы | 0,4 – 6 мм |
| Скорость движения ракеля 2 | 150 мм/с |
| Повторяемость совмещения печатной платы и трафарета | ±25 для 1,33 cpk мкм |
Высокопроизводительный автомат установки SAMSUNG SM 412 (Ю. Корея)
| Максимальная производительность (IPC 9850) | комп./час21000 |
| Точность установки (при 3σ), чип-компонентов | ± 50 мкм микросхем ± 30 мкм |
| Максимальное количество типономиналов из ленты | 8 мм 120 шт. |
Печь оплавления ERSA HOTFLOW 2|12 (Германия)
| Максимальный зазор над/под платой | 35/25 мм. |
| Общая длина рабочей зоны | 2450 мм. |
| Количество/суммарная длина зон нагрева | 6/1650 мм. |
| Количество/суммарная длина зон активного охлаждения | 2/800 мм. |
Автоматическая оптическая проверка собранных узлов Vantage S 22 (Израиль)
| Скорость инспекции | до 20 см2/сек |
| Метод инспекции | DPIX |
| Камера | 2 МПикс |
Анализатор производственных дефектов Aerial M4 фирмы Seica (Италия)
| Метод электрического контроля | тестирование четырьмя «летающими пробниками» |
| Разрешение | 3 мкм., по осям X Y |
| Повторяемость | ± 3 мкм. |
| Мин. ширина контактной площадки | 30 мкм. |
Технологические возможности нашего производства позволяют осуществлять автоматический монтаж чип-компонентов с минимальными размерами корпуса 01005 (400×200 мкм), микросхем с шагом выводов от 0,3 мм, а также ряда сложных элементов включая монтаж BGA и микро BGA с числом выводов до 3600, электролитических конденсаторов, разъемов, кварцевых резонаторов и других элементов, предназначенных для SMD монтажа.
Монтаж и пайка электронных компонентов выполняются с использованием новейших разработок известных мировых компаний, современного автоматического оборудования, передовых технологических процессов и материалов. Высокоавтоматизированные линии поверхностного монтажа позволяют быстро и точно устанавливать все типы электронных компонентов со следующих видов носителей: катушки: 8, 12, 16 и 24 мм., пеналы любой ширины, матричные поддоны.
Контактная информация
Cовтест АТЕ — Установка компонентов
Установщики SMD компонентов на печатные платы и THT монтаж
Для автоматизации операций по установке электронных компонентов на печатные платы применяют специализированное оборудование, которое так и называется — установщики компонентов.
Так как при сборке электронных узлов на печатных платах используются разные виды монтажа, то и установщики подразделяются на несколько типов:
- установщики выводных (THT) компонентов;
- установщики поверхностно монтируемых (SMD) компонентов;
- установщики смешанного типа, которые могут работать, как с ТНТ, так и с SMD компонентами.
Установщики THT компонентов
Суть технологии ТНТ монтажа (Through Hole Technology) заключается в том, что перед пайкой на печатной плате компоненты размещаются таким образом, что их выводы устанавливаютсяв сквозные отверстия платы и припаиваются. Этот метод довольно прост и проверен временем. И несмотря на то, что появилась новая – SMT технология, выводной монтаж продолжает использоваться во многих устройствах и областях промышленности, где существуют повышенные требования к надежности, — это блоки питания, высоковольтные схемы мониторов, силовые устройства, автоматические устройства для атомных станций и т.д. Поэтому были разработаны автоматизированные установщики THT компонентов, которые имеют гораздо большую производительность, чем такой же выводной монтаж вручную.
Установщики SMD компонентов
Для снижения себестоимости изделий и увеличения производительности сборки многие предприятия перешли на SMT технологию (Surface Mount Technology), что в переводе означает поверхностный монтаж.
Суть этой технологии в том, что компоненты устанавливаются на контактные площадки, расположенные на поверхности печатных плат. Эти компоненты называются SMD компонентами (Surface Mounted Device).
Поверхностный монтаж печатных плат активно применяется в тех изделиях, где важны малые габариты, малое потребление энергии, а также возможность быстро произвести демонтаж и замену компонентов. Это, в первую очередь, смартфоны, ноутбуки, планшеты и т.д.
Одно из главных преимуществ SMT технологии – возможность полностью автоматизировать процесс и добиться высочайшей производительности практически без участия человека. Собственно для этого и был разработан автомат установщик SMD компонентов. Это устройство, которое имеет вакуумные насадки для захвата и установки компонентов. А система машинного зрения позволяет распознать и установить нужные компоненты в нужное место на печатной плате.
Установщики смешанного типа
В связи с тем, что SMD монтаж проще автоматизировать, он применяется на предприятиях с крупносерийным производством. При этом THT монтаж, как уже говорилось, по прежнему актуален во многих областях промышленности. Поэтому были созданы автоматы смешанного типа, которые могут устанавливать как ТНТ, так и SMD компоненты, не требуя при этом переналадки оборудования.Монтаж компонентов печатных плат в отверстия
Монтаж компонентов печатных плат в отверстия называют также штырьковым, выводным или сквозным. Он сохраняет актуальность и часто комбинируется с поверхностным. Есть изделия, в которых применяются только штырьковые компоненты.
Для монтажа этой группы элементов необходимо подготовить отверстия. Но данный способ крепления считается более прочным и надежным при интенсивных нагрузках на элементы платы.
Монтаж элементов в отверстия целесообразен и по другим причинам:
- минимальный риск перегрева, расслаивания и других повреждений элементов;
- прочное крепление всех контактов в металлизированном отверстии;
- возможность припаять выводы к внутренним слоям многослойной платы.
Просверленные отверстия покрываются металлическим слоем для проводимости и связи между слоями двухсторонних/многослойных печатных плат. Диаметр отверстий должен быть на 0,4 мм больше диаметра штырей, с учетом возможных покрытий.
Способы монтажа
Способ монтажа элементов в отверстия зависит от их назначения и типа, основных параметров печатной платы и ее индивидуальных особенностей. Основные указания к монтажу содержатся в проектной документации.
Наиболее распространен современный автоматический монтаж элементов в отверстия, который обладает следующими достоинствами:
- высокая точность;
- автоматический контроль каждого этапа;
- экономическая целесообразность для крупных партий.
Монтаж элементов в отверстия экономически выгоден для единичных изделий и при мелкосерийном производстве. Требует высокой квалификации инженера-конструктора и контроля на всех производственных этапах.
Штырьковые компоненты при ручном и автоматизированном монтаже устанавливаются на печатную плату с лицевой стороны, а с обратной стороны штыри обрезаются. Существуют следующие способы их размещения:
- Вплотную: требует прямой формовки.
- С зазором: используется ЗИГ-замок.
- Вертикально/перпендикулярно: используется ЗИГ-замок.
Монтаж вплотную обеспечивает устойчивость компонентов к ударным и вибрационным нагрузкам, а наличие зазоров – воздушное охлаждение. Выбор способа монтажа также зависит от типа компонентов:
Элементы в DIP-корпусах
Этот тип изделий используется в многовыводных схемах. Тепловое сопротивление должно быть сведено к минимуму, поэтому элементы плотно прилегают к плате.
Элементы с аксиальными выводами
Рекомендованный способ установки этих элементов – перпендикулярный, для эффективного воздушного охлаждения. Стабилитроны и диоды обычно устанавливаются катодом вверх. Если свободного места достаточно, то горизонтально, с промежутком 1–2 мм.
Элементы с выводами в одну сторону
Таким образом можно устанавливать следующие виды изделий:
- конденсаторы – пленочные и керамические;
- полупроводниковые предохранители;
- резонаторы и варисторы.
Минимальный допустимый промежуток между элементом и поверхностью платы – 1 мм. В выводе необходимо исключить механическое напряжение.
Кварцы
Способ установки кварца зависит от типа корпуса:
- Высокий корпус: кварц рекомендовано устанавливать в свободную сторону либо крепить к земляному проводнику.
- Низкий корпус: такой кварц устанавливается с наименьшим зазором. При отсутствии под кварцем проводящих элементов и переходных отверстий рекомендована установка вплотную.
Светодиоды
Способ монтажа светодиодов зависит от габаритов изделия:
- 5 мм: необходимо плотное прилегание элемента к плате;
- 3 мм: элемент устанавливается до фиксирующих выводов.
Электролитические конденсаторы
В изделиях с высокими требованиями к надежности применяются электролитические конденсаторы. В модернизированном корпусе такого элемента предусмотрены:
- штыревые выводы;
- газовыделительный клапан;
- картонная/резиновая установочная прокладка.
Такие конденсаторы устанавливаются вплотную к поверхности, также возможна горизонтальная укладка для уменьшения размеров платы.
Литиевые источники питания
Из-за высокой чувствительности к токам разрядов эти компоненты устанавливаются только после окончания всех промывок печатной платы токопроводящими разрядами.
Роль встроенных конденсаторов в дизайне печатных плат | Блог о проектировании печатных плат
Altium Designer| & nbsp Создано: 20 июня 2018 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 25 сентября 2020 г.
Упомяните учащимся 7-го класса о емкости, проводниках и диэлектрических конденсаторах, и вы увидите застекленные выражения лиц и услышите скучающие вздохи.Я имею в виду, эй, иногда я сталкиваюсь с этим со взрослыми и коллегами, с которыми разговариваю, поэтому я не могу сказать, что не сочувствую детям, но я должен пообещать им, что схемы и печатные платы действительно увлекательны.
Чтобы помочь ученикам наглядно представить, как работают конденсаторы, создайте простой конденсатор из двух листов алюминиевой фольги, разделенных слоем пластикового пакета для покупок. Затем подключите нижнюю фольгу к заземлению, а отрицательную клемму источника питания постоянного тока и верхнюю пленку к положительной клемме источника питания.Повышение напряжения вызвало шумное притяжение двух пластин из алюминиевой фольги.
Конденсаторы потокатакже имеют слои
Конденсаторы, которые мы используем в наших конструкциях печатных плат, несколько отличаются от конденсаторов, встроенных в классную комнату. При проектировании печатных плат знание свойств типов конденсаторов помогает при планировании и проектировании. При работе с конструкциями для сквозного и поверхностного монтажа вы можете использовать библиотеки проектов для выбора конденсаторов на основе комбинации атрибутов, включая емкость, тип диэлектрика, допуск на номинальное значение, номинальное напряжение и температурный коэффициент.
Монтаж в сквозное отверстие (THM) уступил место технологии поверхностного монтажа (SMT). Тем не менее, процесс сверления отверстий и закрепления компонента в осевом или радиальном направлении через плату добавляет ценность для конкретных приложений. Военное, аэрокосмическое и промышленное применение требует надежности, при этом компоненты подвергаются механическим воздействиям и воздействиям окружающей среды. Типы конденсаторов THM включают неполяризованные керамические диски, серебряную слюду и пластиковую пленку, а также поляризованные электролитические и танталовые типы.
Конденсаторыдля поверхностного монтажа не требуют просверливания сквозных отверстий и монтируются непосредственно на поверхность печатной платы. Переходные отверстия заменяют сквозные выводы и обеспечивают токопроводящее соединение между слоями печатной платы. Технология поверхностного монтажа Конденсаторы SMT могут устанавливаться с обеих сторон платы и имеют гораздо меньшие размеры, чем конденсаторы THM. Различные типы конденсаторов SMT включают многослойные керамические, слюдяные, танталовые, пленочные и электролитические конденсаторы.
Сигналы, печатные платы и встроенные конденсаторы
Когда-то встроенные конденсаторы использовались в печатных платах для сквозного монтажа.Сегодня популярные конденсаторы прошлого играют важную роль в печатных платах для поверхностного монтажа. Краткий обзор нескольких типов конденсаторов демонстрирует, как конденсаторная технология перешла из прошлого в настоящее и погрузилась в будущее проектирования печатных плат.
Конденсаторыдля поверхностного монтажа обладают преимуществами небольшого размера, автоматизированной сборки и низкой паразитной индуктивности. Те же характеристики, что и у старых типов конденсаторов THM, предоставляют множество преимуществ разработчикам печатных плат, работающих с технологиями поверхностного монтажа.
Керамические конденсаторы: диэлектрические конденсаторы изготовлены из керамических материалов.Чаще всего керамические конденсаторы имеют малые значения емкости в диапазоне от 1 Ф до 1 мкФ и малые максимальные номинальные напряжения. Конденсаторы имеют отличную частотную характеристику и не подвержены паразитным воздействиям.
Керамические конденсаторыкласса 1 обеспечивают высокую стабильность, точность и низкие потери. Керамический конденсатор класса 1 может иметь допуск на номинальное значение в диапазоне 1%. Керамические конденсаторы класса 2 имеют более высокие значения емкости, но меньшую термическую стабильность и менее чувствительные допуски номинального значения.Керамические конденсаторы большой мощности имеют максимальную емкость 100 мкФ и могут выдерживать гораздо более высокие максимальные напряжения в диапазоне до 100 кВ.
Многослойные керамические конденсаторы (MLCC) составляют основную часть конденсаторов, используемых в современных печатных платах для поверхностного монтажа. Каждый MLCC состоит из чередующихся серебряно-палладиевых или никелированных серебряных электродов, покрытых гальваническим оловом и вплетенных в прямоугольный блок керамического диэлектрика. Тип диэлектрика, используемого при производстве MLCC, влияет на емкость и термическую стабильность и, как следствие, на характеристики частоты и напряжения постоянного тока MLCC.
Конденсаторы с диэлектриком из оксида титана / цирконата кальция имеют более низкую емкость и очень стабильные тепловые характеристики. Когда вы работаете с печатными платами, которые включают высокочастотные цепи с постоянной времени, выберите низкую емкость, высокотемпературный коэффициент MLCC. MLCC с диэлектриком из титаната бария обладают высокой емкостью, необходимой для сглаживания и развязки источника питания. Имейте в виду, что высокая емкость этих MLCC уравновешивается свойствами диэлектрика.Диэлектрик титаната бария изменяется в зависимости от входного напряжения и со временем.
КонденсаторыMLCC имеют низкое эквивалентное последовательное сопротивление. В результате у MLCC мало проблем с теплом, выделяемым сопротивлением. Конденсаторы также обладают хорошей устойчивостью к пульсации.
Выберите конденсатор, подходящий для вашей конструкции
Слюдяные конденсаторы: Работают в качестве развязывающих конденсаторов и фильтров пульсаций в схемах резонанса, постоянной времени, связи и преобразования мощности.Производители изготавливают слюдяные конденсаторы из листов слюды, с обеих сторон покрытых наплавленным металлом. Слюдяные конденсаторы THM и SMT обеспечивают превосходную надежность, стабильность и точность с допусками номинальных значений + -1%, + -2% и + -5%.
Пластиковые пленочные конденсаторы: Используйте различные типы диэлектрических материалов, которые сегментируют компоненты для конкретных приложений, включая фильтрацию, общую связь и развязку. Металлизированные пленочные конденсаторы, такие как майлар и несколько различных типов полиэфирных и полистирольных конденсаторов, состоят из тонкого слоя металла, нанесенного на пластиковую пленку, которая соединяется с каждым выводом.Конденсаторы из пленочной фольги, такие как конденсаторы из политетрафторэтилена (ПТФЭ), используют пластиковую пленку для разделения двух электродов из металлической фольги.
Конденсаторы типа FCN: Имеют конструкцию из неиндуктивной металлизированной полиэтиленнафталатной (PEN) пленки, которая обеспечивает такие же стабильные температурные и частотные характеристики, что и у традиционных пленочных конденсаторов из полиэстера. Низкое ESR, наблюдаемое у конденсаторов типа FCN, обеспечивает превосходные высокочастотные характеристики. В результате конденсаторы FCN работают для фильтрации электромагнитных помех, фильтрации на входе и выходе источника питания, связи сигналов и обхода или развязки шины питания IC.
Многослойные металлизированные пленочные конденсаторы на основе полифениленсульфида (PPS) типа FCP : обладают высокими значениями емкости и превосходным откликом на высоких частотах в широком диапазоне температур в небольших корпусах для поверхностного монтажа. Как и конденсаторы FCP, акриловые пленочные конденсаторы типа FCA обладают высокими значениями емкости, а также улучшенной фильтрацией высоких частот и отличным шумоподавлением шины питания постоянного тока. Конденсаторы FCA состоят из неиндуктивных многослойных слоев металлизированной полимерной пленки и выводов из медного сплава.
Алюминиевые электролитические конденсаторы : Обеспечивают более высокую емкость, чем конденсаторы других типов, но имеют очень широкие значения номинальных допусков. Более высокие значения емкости позволяют электролитическим конденсаторам сглаживать пульсации при использовании в источниках питания и работать как конденсаторы связи. Из-за широких допусков и из-за того, что эквивалентное последовательное сопротивление увеличивается с частотой, электролитические конденсаторы не работают с высокими частотами. Электролитические конденсаторы SMT обладают высокой емкостью, низким сопротивлением и высокой температурной стабильностью.Кроме того, электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа хорошо противостоят вибрации при перемещении печатных плат.
Танталовые конденсаторы : Используйте очень тонкую пленку оксида тантала в качестве электролита. В то время как слой оксида покрывает небольшой танталовый анод и работает как диэлектрик, проводящий катод окружает диэлектрик и анод. Несмотря на то, что танталовые конденсаторы не обладают той емкостью по току, которая характерна для алюминиевых электролитических конденсаторов, танталовые конденсаторы предлагают сочетание высокой емкости, которая находится в диапазоне от 1 мкФ до 100 мкФ, долговечности и стабильности.Танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа обеспечивают те же свойства, а также широкий диапазон рабочих температур при небольших размерах корпуса.
Встроенные компоненты и печатные платы теперь
Материалы встроенной емкости состоят из очень тонкого диэлектрического материала, зажатого между двумя слоями меди. В процессе производства покрытие из эпоксидного материала склеивает медную фольгу вместе. Конденсаторы, встроенные в жесткую или гибкую подложку печатной платы непосредственно под выводом ИС, имеют чрезвычайно короткие электрические пути, которые уменьшают паразитную емкость и индуктивность, снижают шум шины питания и минимизируют электромагнитные помехи.
Из-за повышенной плотности емкости встроенные конденсаторы могут действовать как развязывающий конденсатор и облегчать удаление дискретных конденсаторов. Встроенные резисторы предлагают аналогичные преимущества компоновки печатной платы. Сочетание этих возможностей с уменьшением размеров сделало встроенные конденсаторы ценным активом для телекоммуникационного, вычислительного, медицинского и портативного электронного оборудования.
Какие технологии будут казаться старыми в будущем?
Потребность в еще меньших размерах продукции положила начало революции в конденсаторных технологиях.Следующим шагом является разработка сверхтонких твердотельных алюминиевых конденсаторов высокой плотности, обеспечивающих стабильность при работе с высоковольтными и высокотемпературными приложениями, а также в цепях, питающих их.
Другой тип ультратонких электролитических суперконденсаторов подходит для маломощных микропроцессоров и высокочастотных приложений. Суперконденсаторы, разработанные как встраиваемые компоненты, обеспечивают чрезвычайно длительный срок службы электропитания для устройств Интернета вещей следующего поколения, устойчивые к вибрации и ударам.
Altium Designer ® предлагает полный набор инструментов для оптимизации вашей печатной платы, независимо от типа конденсаторной технологии, с которой вы имеете дело.Чтобы узнать больше о передовых методах включения встроенных конденсаторов в вашу конструкцию, поговорите с экспертом по Altium Designer сегодня.
Устройство для поверхностного монтажа »Примечания по электронике
Конденсаторы для поверхностного монтажаSMD / SMT сегодня являются наиболее широко используемыми конденсаторами — будучи небольшими, безвыводными и легко устанавливаемыми на печатную плату, они идеально подходят для крупносерийного производства. Их производительность также очень хорошая, некоторые особенно хорошо работают на RF.
Capacitor Tutorial:
Использование конденсатора
Типы конденсаторов
Электролитический конденсатор
Керамический конденсатор
Танталовый конденсатор
Пленочные конденсаторы
Серебряный слюдяной конденсатор
Супер конденсатор
Конденсатор SMD
Технические характеристики и параметры
Как купить конденсаторы — подсказки и подсказки
Коды и маркировка конденсаторов
Таблица преобразования
Конденсаторы поверхностного монтажа SMD или SMT используются в крупносерийном производстве — используемые количества исчисляются миллиардами.Они небольшие, безвыводные и могут быть размещены на современных печатных платах с помощью машин для захвата и установки, используемых в современном производстве.
Существует множество различных типов конденсаторов SMD, начиная от керамических, заканчивая танталовыми, электролитическими и т. Д. Из них наиболее широко используются керамические конденсаторы SMD.
Отдельные страницы были посвящены различным диэлектрическим технологиям, но на этой странице приводится краткая информация о конкретных конденсаторах для поверхностного монтажа.
Конденсаторы SMD на печатной платеТехнология поверхностного монтажа
КонденсаторыSMD — это лишь одна из форм компонентов, в которых используется технология поверхностного монтажа. Эта форма компонентной технологии теперь стала обычным явлением для производства электронного оборудования, поскольку она позволяет гораздо быстрее и надежнее создавать электронные печатные платы.
Примечание о технологии поверхностного монтажа:
Технология поверхностного монтажа дает значительные преимущества для массового производства электронного оборудования.Традиционно компоненты имели выводы на обоих концах, и они были присоединены либо к клеммам, либо позже они были установлены через отверстия в печатной плате. Технология поверхностного монтажа устраняет необходимость в выводах и заменяет их контактами, которые можно установить непосредственно на плату, что упрощает пайку.
Подробнее о Технология поверхностного монтажа, SMT.
Конденсатор SMD, основы
Конденсаторы для поверхностного монтажа в основном такие же, как и их предшественники с выводами.Однако вместо выводов они имеют металлизированные соединения на обоих концах.
Это имеет ряд преимуществ:
- Простота использования при производстве: Как и все другие компоненты для поверхностного монтажа, конденсаторы SMD намного проще разместить с помощью оборудования для автоматической сборки.
- Размер: Конденсаторы SMD могут быть намного меньше, чем их свинцовые отношения. Тот факт, что не требуются проводные выводы, означает, что можно предъявить иск к различным методам строительства, и это позволяет изготавливать компоненты гораздо меньшего размера.
- Меньшая паразитная индуктивность: Тот факт, что провода не требуются, а компоненты меньше, означает, что уровни паразитной индуктивности намного меньше, и эти конденсаторы намного ближе к идеальному компоненту, чем их свинцовые отношения.
- Более низкая стоимость: Эти компоненты не только легче использовать в производстве, что снижает затраты на производство конечного продукта, но они также легче поддаются собственному крупносерийному производству.Отсутствие выводов упрощает их изготовление. В дополнение к этому, огромные объемы, в которых они производятся, привели к значительному снижению затрат на их производство.
Конденсаторы SMD многослойные керамические
Многослойные керамические конденсаторы SMD составляют большинство используемых и производимых конденсаторов SMD. Обычно они содержатся в корпусах того же типа, что и резисторы.
| Многослойные керамические конденсаторы поверхностного монтажа Размеры | ||
|---|---|---|
| Обозначение размера | Размеры (мм) | Размер (дюймы) |
| 1812 | 4.6 х 3,0 | 0,18 х 0,12 |
| 1206 | 3,0 х 1,5 | 0,12 х 0,06 |
| 0805 | 2,0 x 1,3 | 0,08 х 0,05 |
| 0603 | 1,5 х 0,8 | 0,06 х 0,03 |
| 0402 | 1,0 х 0,5 | 0,04 х 0,02 |
| 0201 | 0.6 х 0,3 | 0,02 х 0,01 |
Конструкция: Многослойный керамический конденсатор SMD состоит из прямоугольного блока керамического диэлектрика, в котором размещено несколько чередующихся электродов из драгоценных металлов. Эта многослойная структура дает название и аббревиатуру MLCC, то есть многослойный керамический конденсатор.
Эта структура обеспечивает высокую емкость на единицу объема.Внутренние электроды соединены с двумя выводами либо из сплава серебра и палладия (AgPd) в соотношении 65: 35, либо из серебра, покрытого барьерным слоем из плакированного никеля и, наконец, покрытого слоем плакированного олова (NiSn).
Производство керамических конденсаторов: Сырье для диэлектрика тонко измельчается и тщательно перемешивается. Затем их нагревают до температуры от 1100 до 1300 ° C для достижения необходимого химического состава. Полученная масса перетирается и добавляются дополнительные материалы для обеспечения требуемых электрических свойств.
Следующим этапом процесса является смешивание тонко измельченного материала с растворителем и связующей добавкой. Это позволяет изготавливать тонкие листы путем литья или прокатки.
Для многослойных конденсаторов электродный материал печатается на листах, и после укладки и прессования листы обжигаются вместе с керамической прессовкой при температурах от 1000 до 1400 ° C. Полностью закрытые электроды многослойного конденсаторного керамического конденсатора MLCC также гарантируют хорошие испытания на долговечность.
Конденсаторы электролитические SMD
Электролитические конденсаторы в настоящее время все чаще используются в конструкциях SMD. Их очень высокая емкость в сочетании с низкой стоимостью делает их особенно полезными во многих областях.
Часто электролитические конденсаторы SMD маркируются номиналом и рабочим напряжением. Используются два основных метода.
Один — указать их значение в микрофарадах, мкФ, а другой — использовать код. При использовании первого метода маркировка 33 6V будет указывать на конденсатор емкостью 33 мкФ с рабочим напряжением 6 вольт.6 пикофарад. Это составляет 10 мкФ.
| Коды электролитических конденсаторов SMD | |
|---|---|
| Буквенный код | Напряжение |
| e | 2,5 |
| G | 4 |
| Дж | 6,3 |
| А | 10 |
| С | 16 |
| D | 20 |
| E | 25 |
| В | 35 |
| H | 50 |
Танталовые конденсаторы SMD
Танталовые конденсаторы SMD широко используются для обеспечения более высоких уровней емкости, чем те, которые могут быть достигнуты при использовании керамических конденсаторов.В результате различной конструкции и требований к танталовым конденсаторам SMD, для них используются несколько различных корпусов. Они соответствуют спецификациям EIA.
Танталовые конденсаторы SMD| Танталовые конденсаторы SMD Размеры | ||
|---|---|---|
| Обозначение размера | Размеры (мм) | Обозначение EIA |
| Размер A | 3,2 х 1,6 х 1,6 | EIA 3216-18 |
| Размер B | 3.5 х 2,8 х 1,9 | EIA 3528-21 |
| Размер C | 6,0 х 3,2 х 2,2 | EIA 6032-28 |
| Размер D | 7,3 x 4,3 x 2,4 | EIA 7343-31 |
| Размер E | 7,3 х 4,3 х 4,1 | EIA 7343-43 |
Танталовые конденсаторы SMD в течение многих лет были единственным доступным типом высокоэффективных конденсаторов SMD. Потребовалось несколько лет, прежде чем электролитические конденсаторы SMD были разработаны из-за того, что конденсаторы SMD должны были выдерживать высокие температуры пайки, и в результате тантал получил широкое распространение.В настоящее время электролитические конденсаторы SMD являются основным типом используемых конденсаторов, хотя тантал по-прежнему используется в больших количествах, поскольку их характеристики в некоторых отношениях лучше.
SMD конденсатор коды
На корпусах сравнительно немногих SMD-конденсаторов указаны номиналы. Это означает, что при обращении с ними необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы они не были потеряны или смешаны. Однако на некоторых конденсаторах есть маркировка. Значения конденсаторов закодированы. Это означает, что необходимо знать коды конденсаторов SMD.Их просто и легко расшифровать.
Обычно используется трехзначный код конденсатора SMT, поскольку обычно мало места для чего-то большего. Как и другие коды маркировки, первые два обозначают значащие цифры, а третий — множитель.
Преимущества и недостатки конденсаторов SMD
Как и у любой технологии, у использования определенной технологии есть свои преимущества и недостатки, и то же самое верно для конденсаторов SMD.
Преимущества конденсаторов SMT
- Маленький
- Низкая стоимость
- Простое размещение с использованием современных машин для захвата и размещения в производстве
- Высокая производительность
Недостатки SMT конденсаторов
- Небольшой размер может означать, что некоторые из них подвержены электростатическому разряду
- Небольшой размер затрудняет ручную работу с ними
- Легче повредить, если вынести за пределы их рабочих пределов — часто меньший запас, чем с более крупными выводами устройства
Конденсаторы поверхностного монтажа миллиардами используются на объектах массового производства электронного оборудования.Их размер и возможность размещения на печатной плате позволяют с легкостью использовать их. В результате конденсаторы для поверхностного монтажа используются практически во всех позициях массового электронного оборудования.
Другие электронные компоненты:
резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
Полевой транзистор
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .
Основы конденсаторов [Урок 6] Способы монтажа микросхем многослойных керамических конденсаторов
Руководство по конденсаторам
В этой технической колонке описаны основные сведения о конденсаторах.
В этом уроке описаны различные типы керамических конденсаторов.
Урок 6: Способы монтажа микросхем многослойных керамических конденсаторов
Поскольку размеры электронных устройств быстро уменьшаются, то же самое происходит и с керамическими конденсаторами и другими электронными компонентами
3216 (1206) → 2012 (0805) → 1608 (0603) → 1005 (0402) → 0603 (0201) → 0402 (01005) * ,
усложняет монтажную технику.
* размер (EIA)
3216 (1206) 3,2 мм × 1,6 мм / 2012 (0805) ： 2,0 мм × 1,2 мм / 1608 (0603) ： 1,6 мм × 0,8 мм /
1005 (0402) 1,0 мм × 0,5 мм / 0603 (0201) ： 0,6 мм × 0,3 мм / 0402 (01005) ： 0,4 мм × 0,2 мм
Проблемы с установкой возникают в таких режимах, как неправильное позиционирование, подъем и остановка компонентов, как показано на рис. 1. Один из них, стоячая микросхема, из-за ее внешнего вида называют «феноменом надгробия», а иногда и «феноменом надгробия». Манхэттенский феномен.«
Ниже приводится объяснение механизма феномена надгробия и ключевых моментов для принятия мер против него.
Как показано на рис. 2, механизм явления надгробия заключается в том, что существует дисбаланс в напряжении, действующем на левый и правый электроды микросхемы во время пайки, в результате чего одна сторона поднимается и вращается.
На этот дисбаланс натяжения влияют левая и правая площадь поверхности контакта, количество припоя, температура, отклонение монтажного положения и другие факторы, и ключом к хорошему монтажу является знание того, как минимизировать причины дисбаланса.
Ниже приведены некоторые вещи, о которых вам необходимо знать во время проектирования и монтажа платы («печать», «монтаж», «пайка (например, оплавление)»).
1. Дизайн платы
Как показано на рис. 3, если левая и правая площадки (часть печатной платы, на которой установлен рисунок из медной фольги — компонент) имеют разные размеры (площадь поверхности / форму), то натяжение, действующее на левый и правый электроды будут отличаться во время пайки, что приведет к стоянию микросхемы.
Важно соблюдать рекомендованную форму и размеры для каждого компонента и проектировать компоновку так, чтобы была двусторонняя симметрия.
2. Печать
В процессе печати паяльной пасты на печатной плате, если количество припоя неравномерно слева и справа, как показано на рис. 4, натяжение, действующее на левый и правый электроды, будет отличаться во время пайки, что приведет к стоячий чип.
Более того, больший объем припоя вызывает большее натяжение электродов, поэтому попытки минимизировать объем припоя и сделать его ровным слева и справа являются ключевыми моментами в предотвращении застревания микросхем.
3. Монтаж
При установке компонентов на печатной плате с помощью монтажного устройства незначительно неправильное позиционирование самокорректируется за счет поверхностного натяжения при плавлении припоя в процессе оплавления.
Однако, если ошибка позиционирования больше, чем допускает допуск, микросхема тянется к припою на одной из площадок на плате, что приводит к остановке микросхемы. По мере уменьшения размеров точность монтажа компонентов становится все более важной.
4. Оплавление
Если температура печи оплавления (которая нагревает припой для его плавления) повышается слишком быстро, температура внутри печи оплавления будет нестабильной, и могут возникнуть колебания температуры между клеммами компонентов, в зависимости от размера и плотности компонентов, установленных на доска. В результате паяльная паста на разных электродах будет плавиться по-разному, и напряжение, действующее на электроды, будет отличаться, что приведет к стоянию микросхемы.
Тепловую мощность внутри печи можно стабилизировать, а колебания температуры смягчить путем обеспечения соответствующей стадии предварительного нагрева, как показано на рис.5. Обязательно следуйте рекомендованному профилю оплавления для каждого компонента.
* Неправильные методы монтажа могут вызвать проблемы. Принимая решение об условиях монтажа, сначала проведите тщательную оценку, соблюдая меры предосторожности при установке, указанные в технических характеристиках поставки и каталоге.
Автор: H.K., Murata Manufacturing Co., Ltd.
Сопутствующие товары
Конденсатор
Керамический конденсатор
Статьи по теме
Будьте в курсе!
Получайте электронные письма от Мураты с последними обновлениями на этом сайте.
Информационный бюллетень Murata (электронный информационный бюллетень) запуск
SMD-сборка — процесс поверхностного монтажа
Технология поверхностного монтажа — наш любимый метод, который мы используем на производственных предприятиях Semecs. Этот метод известен своей высокой эффективностью и широким спектром гибких решений, которые он предлагает. Он бы даже не появился, если бы не произошло появления устройств поверхностного монтажа (SMD), а также изобретения их сборки.Специфическая конструкция SMD продемонстрировала преобладание над традиционно используемыми электронными блоками со сквозными отверстиями, которые требовали большого пространства на печатной плате и ручного монтажа выводов в отверстия. SMD прошли множество этапов разработки, пока не выполнили все требования к электрическим и механическим свойствам для успешной сборки SMD.
Помимо структуры SMD, два других фактора были критическими для успешной сборки SMD . Во-первых, открытие материалов, пригодных для соединения с выводами, которые не влияют на электрическую проводимость и вызывают обрыв цепи.Помимо содержания металлического порошка, который плавится во время фазы пайки, паяльная паста должна обладать адгезионными свойствами, чтобы надежно удерживать компоненты до и во время стадии пайки. Во-вторых, как только подходящие материалы были разработаны в виде паяльной пасты, возникла необходимость в разработке процесса, который навсегда закрепил бы SMD на печатных платах. Пайка при высоких температурах, когда паста превращается в твердое тело, стала стандартной техникой для постоянного монтажа электронных компонентов на платах.Инновация в области пайки при высоких температурах поставила перед ученым-материаловедом задачу найти оптимальные материалы, которые будут отличными изоляторами для электрических компонентов за счет высоких значений термического сопротивления.
Классификация компонентов SMD
Накладные устройства (SMD) — это электронные компоненты, прикрепляемые к печатным платам в процессе сборки SMD . Независимо от различий в размере и форме, SMD-компоненты регулярно классифицируются в зависимости от их электронных функций.
Пассивные компоненты SMD — Конденсаторы и резисторы
Пассивные SMD — это электрические компоненты, которые используются для регулировки напряжения и силы тока электрического тока. Естественно, что конденсаторы и резисторы являются основными составляющими этой группы. Другими компонентами, которые представляют собой второстепенную часть, являются кристаллы и катушки, и из-за особых требований они часто изготавливаются на заказ. Поэтому широко распространенных стандартов их изготовления нет. С другой стороны, резисторы и конденсаторы производятся стандартизированным способом.Эти компоненты могут иметь следующие стандартные метки: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 и 0201. Цифры относятся к размерам в сотнях дюймов. Таким образом, размер 0201 составляет 2 x 1 сотые дюйма. Требования к размеру печатной платы становятся меньше, в то время как плотность размещения компонентов на одной плате увеличивается. В настоящее время большие размеры используются редко из-за их прочной конструкции и занимаемых ими больших площадей для досок.
Резисторыделятся на две группы в зависимости от их сборки.Чип-резисторы изготавливаются из различных материалов для достижения расчетного сопротивления. Напротив, сетевые резисторы состоят из нескольких резисторов с одинаковым сопротивлением, соединенных последовательно для правильного разделения напряжения. Оба типа резисторов имеют трехзначную маркировку. Три цифры напечатаны на корпусе резистора, чтобы указать значение сопротивления. Первая и вторая цифры представляют собой значащие цифры, а третья цифра — это степень 10, которая умножает первые две цифры. Следовательно, 352 — это метка для 3500 Ом.
Конденсаторы предназначены для хранения и высвобождения электроэнергии в соответствии с их емкостью. Существует несколько типов конденсаторов, таких как электролитические, слюдяные, бумажные, пленочные, неполяризованные и керамические. Тем не менее, наиболее широко используемый конденсатор в сборке SMD — это многослойный керамический конденсатор (MLCC). Это диэлектрический конденсатор, изготовленный из специальных керамических материалов, с отличной частотной характеристикой, высокой точностью и высоким термическим сопротивлением, что обеспечивает его длительный срок службы.Другой желательной характеристикой керамических многослойных конденсаторов является их малая емкость, обычно находящаяся в диапазоне от 1 Ф до 1 мкФ, что подходит для изготовления печатных плат. MLCC делится на X7R, Y5V и C0G (NP0).
C0G (NP0) — керамический материал класса I, состоящий из неодима, самария и других сегнетоэлектрических оксидов. Его емкость невероятно стабильна с максимальной абсолютной погрешностью 0,3% в диапазоне от -55 ° C до + 125 ° C. Кроме того, изменение его удельной емкости в течение срока службы меньше 0.1%, что более чем в пять раз меньше, чем у конденсаторов большинства других типов. Следовательно, высокая точность в течение всего срока службы, обычно до 20 лет, делает этот конденсатор идеальным для сборки печатных плат.
Диоды и транзисторы
И диоды, и транзисторы являются полупроводниками, заключенными в пластиковый корпус. Они подключаются к печатной плате небольшими выводами, установленными на корпусе. Выводы находятся в непосредственном контакте с паяльной пастой, расположенной в определенных местах на печатных платах, обеспечивая прочное и стабильное соединение.Транзистор предназначен для усиления или переключения электронных сигналов. Эта функция активируется с помощью трех клемм: коллектора, эмиттера и базы, подключенной к печатной плате. Эмиттерный переход имеет прямое смещение и обладает малым сопротивлением, а коллекторный переход имеет обратное смещение и обладает высоким сопротивлением. С другой стороны, диод представляет собой устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь только в одном направлении. Следовательно, поток электричества в цепи происходит только при прямом смещении диода.Прямое смещение означает, что материал P-типа подключен к положительной клемме батареи, а материал N-типа подключен к отрицательной клемме батареи. Следовательно, правильная ориентация диодов во время фазы выбора и установки важна для получения правильной сборки SMD .
Интегральные схемы (ИС)
Почти все печатные платы содержат хотя бы одну интегральную схему. Их включение в процесс сборки SMD практически обязательно из-за множества функций, которые они могут выполнять, таких как усилитель, микропроцессор, генератор и таймер.Их выдающимися преимуществами являются их номинальный размер, совместимый с конструкцией печатной платы, и способность одновременно выполнять довольно сложные задачи. Они изготавливаются в виде микросхем на специальном оборудовании, где в силиконовой оболочке упакованы десятки транзисторов, конденсаторов и резисторов.
Поскольку они могут выполнять сложные задачи, такие как вычисления и хранение данных с использованием цифровых или аналоговых технологий, микропроцессоры являются сердцем печатных плат.Цифровые технологии можно найти в ПК, сетевом оборудовании и большей части бытовой электроники, в то время как аналоговые технологии используются в радио и усилении звуковых частот. Основное различие между ними заключается в том, как они воспринимают и обрабатывают полученные электронные сигналы. Цифровые ИС используют логические элементы, выходами которых являются значения единиц и нулей. Существует порог амплитуды принятого сигнала, ниже которого выходной сигнал равен нулю, а более сильные сигналы дают значение единицы. Порог программируется и указывается инженером для каждого затвора в интегральной схеме.С другой стороны, аналоговые ИС получают сигналы, которые они непрерывно преобразуют в запрограммированные выходы с использованием линейных функций. Интегральные схемы также классифицируются по количеству транзисторов в кристалле.
Категории следующие:
- Small (SSI) с менее чем 100 транзисторами
- Medium (MSI) — от 100 до 10000 транзисторов
- Большой (LSI) — от 10 000 до 100 000 транзисторов
- Очень большие (СБИС) — от 100000 до 1000000 транзисторов
- Сверхбольшой (ULSI) с более чем 1 миллионом транзисторов
Представленные группы интегральных схем также существенно различаются по количеству необходимых выводов для подключения к плате.Например, для небольших логических вентилей обычно требуется от 14 до 16 контактов, в то время как для наиболее широко используемых СБИС требуется до 200 и даже больше контактов.
SMD-монтаж с использованием технологии поверхностного монтажа по сравнению с монтажом в сквозное отверстие
Монтаж в сквозное отверстие считается традиционным способом монтажа электронных компонентов и имеет ряд недостатков. Отверстия проделаны в более глубоких слоях печатных плат, чтобы обеспечить соединение электрических цепей с установленными компонентами.Следовательно, все электронные компоненты должны иметь провода с диаметром, точно подходящим к отверстию. Проблема, которая возникла при сборке через отверстие, заключается в недостаточной прочности соединения, удерживающего провод в отверстии. Дальнейшие проблемы возникли из-за необходимости вручную размещать каждый электронный компонент на плате, когда требуемая производительность достигла сотен тысяч печатных плат. В результате эта техника не соответствовала современным требованиям гиперпродукции, и возникла необходимость в ее постоянной замене.
Команда Semecs исключительно использует SMD-узел с использованием полностью автоматизированной технологии поверхностного монтажа, которая продемонстрировала абсолютное превосходство над традиционной сборкой для сквозных отверстий. В отличие от традиционной сборки, технология для поверхностного монтажа использует контакты, прикрепляемые к печатным платам путем их припаивания к контактным площадкам. В результате почти все SMD-компоненты устанавливаются автоматически с помощью подъемника, а некоторые небольшие группы могут потребовать ручной работы.Команда Semecs часто предлагает альтернативные гибкие решения на этапе проектирования, чтобы все компоненты могли быть установлены автоматически. Таким образом, точность монтажа значительно выше, а производственные затраты снижаются для взаимной выгоды как производителя, так и клиента.
Развитие технологии поверхностного монтажа вызвало потребность в превосходном термическом сопротивлении для защиты электронных компонентов от высоких температур на этапе пайки. Результатом этой потребности в последние десятилетия стало изобретение множества изолирующих полимерных корпусов, которые действуют как оболочка для SMD, которые содержат электронные компоненты в своей структуре.Более того, подходящая конструкция конденсатора часто подвергалась сомнению, поскольку широко используемые танталовые конденсаторы воспламеняются при более высоких температурах. Даже качественные изоляторы не могут полностью гарантировать, что конденсатор не загорится во время пайки. Это привело к изобретению различных типов термостойких конденсаторов, таких как электролитические и керамические, широко используемых в современном производстве печатных плат.
Помимо простоты сборки и снижения затрат на изготовление печатных плат, поверхностный монтаж дает и другие замечательные преимущества.Во-первых, требуемый размер платы намного меньше, поскольку корпуса для поверхностного монтажа имеют меньшие размеры, чем корпуса для сквозных отверстий. Следовательно, плотность компонентов внутри платы намного выше из-за возможности установки большого количества компонентов на небольшой площади. Наконец, благодаря особой конструкции корпуса для поверхностного монтажа отличаются высокой стабильностью. Следовательно, они не мешают электромагнитным волнам, излучаемым окружающими электрическими устройствами, чего не было в случае компонентов со сквозными отверстиями.Однако из-за роста количества электронных устройств и области их электромагнитного излучения из года в год пакеты со сквозными отверстиями становились более склонными к взаимодействию с нежелательными электромагнитными волнами из окружающей среды. Нежелательные волны и их частоты передают сигналы, которые электронные компоненты получают, а затем обрабатывают их вместо обработки запрограммированных сигналов, вызывая сбои в работе печатных плат. Это явление может быть довольно опасным в автомобильных печатных платах и в медицинской промышленности, что является еще одной причиной, по которой пришлось заменить монтаж в сквозном отверстии.
Как выбрать резистор и конденсатор для конструкции печатной платы?
ОБЗОР
Выбор подходящих пассивных электронных компонентов — одна из проблем, с которой сталкиваются начинающие проектировщики печатных плат. Неправильный выбор компонентов может привести к нежелательной работе или неисправности печатной платы, а иногда даже может привести к полному отказу. В зависимости от типа компонента существуют определенные ключевые параметры, которые проектировщики печатных плат должны учитывать при выборе компонента на этапе проектирования.В этой статье рассматриваются некоторые важные соображения, которые следует учитывать при выборе основных пассивных электронных компонентов.
Выбор резисторовРезисторы бывают разных размеров, значений сопротивления и допусков. Помимо очевидного значения сопротивления, не менее важно учитывать его значение допуска. Идеального резистора не существует, поэтому при его выборе необходимо учитывать допуск. Резисторы на рынке имеют несколько допусков, таких как 10%, 5%, 1%, 0.1% и так далее. Чем выше процент, тем выше может варьироваться сопротивление. Например, резистор 100 кОм с допуском 10% фактическое сопротивление может варьироваться от 90 кОм до 110 кОм. Это огромная вариация. Для критических цепей, таких как обратная связь и защита, лучше выбрать резистор с допуском 1% или 0,1%. Как правило, резисторы с меньшим допуском дороги по сравнению с резистором с более высоким диапазоном допуска.
Другой наиболее важный рейтинг, о котором часто забывают, — это номинальная мощность.Каждый резистор способен рассеивать определенную мощность. Резистор перегорит, если для рассеивания потребуется слишком большая мощность, чем его номинальное значение. Поэтому важно знать фактическую рассеиваемую мощность резистора, которому он может подвергнуться.
Максимальное рассеивание мощности резистора можно вычислить как
Где;
Pd — Максимальная рассеиваемая мощность резистора
Imax = максимальный ток, протекающий через резистор
Vmax = максимальное напряжение на резисторе
R = значение сопротивления
Например, если ожидаемое максимальное значение рассеиваемой мощности составляет 320 мВт, затем следует выбрать резистор со следующим доступным значением мощности 500 мВт.
В случае компонентов резистора SMD размер резисторов обычно коррелирует с их способностью рассеивать мощность. Резисторы для типичной схемы логического уровня (3,3 В или 5 В), резистора на 1/4 Вт будет более чем достаточно. При проектировании преобразователей постоянного тока в постоянный или цепей высокого тока / напряжения очень важно учитывать номинальную мощность.
Диапазон рабочих температур резистора также играет важную роль в определенных условиях. Особенно, если печатная плата или продукт, в который она встроена, долгое время подвергались воздействию более высоких температур окружающей среды (более 60 градусов по Цельсию).Например, если ожидаемая максимальная температура окружающей среды составляет 80 ° C, следует выбрать резистор с рабочей температурой более 80 ° C. Как правило, рекомендуется учитывать буферную температуру на уровне 50% от максимальной температуры окружающей среды, поскольку температура корпуса резистора повышается из-за рассеивания мощности во время работы. Это означает, что резистор, максимальная рабочая температура которого превышает 120 ° C (80 + 50% от 80), следует выбирать для температуры применения 80 ° C.
Образец технического описания резистора с основными параметрами приведен на рисунке.
Выбор конденсаторовКонденсаторы используются в самых разных схемах. Выбор конденсаторного компонента для конструкции печатной платы на основании только значения емкости обычно недостаточен в большинстве приложений. Подобно компонентам резистора, конденсаторы также имеют коэффициенты допуска. Фактическая емкость конденсаторного компонента зависит от производственного процесса, рабочей температуры, смещения постоянного тока и старения. Следовательно, следует учитывать допуски емкости при выборе конденсаторного компонента для применения.Разница в цене между конденсаторами с низким допуском и конденсаторами с высоким допуском значительно различается. Если цена не имеет большого значения, рекомендуется выбирать конденсатор с допуском менее 10%. Однако для большинства схем малой мощности достаточно отклонений в 10% или 20%.
Какую емкость вы действительно получаете?
Конденсаторы могут быть повреждены из-за напряжения или напряжения выше номинального. Конденсатор в большинстве случаев устанавливается параллельно цепи, или подсхеме, или выходу.Ожидаемое падение напряжения на конденсаторе должно быть известно / рассчитано. Рекомендуется иметь буфер напряжения на 50% больше ожидаемого падения напряжения. Например, если ожидаемое максимальное падение напряжения на конденсаторе составляет 10 В, следует выбрать конденсатор с номинальным напряжением 15 В или выше.
Срок службы или ожидаемый срок службы конденсатора — это время, в течение которого конденсатор будет оставаться исправным и обеспечивать заданную емкость. Это особенно важно для электролитических конденсаторов.Срок службы конденсатора при нормальных условиях эксплуатации обычно указывается производителем в техническом паспорте.
Диапазоны рабочих температур конденсаторов также следует рассматривать аналогично резисторам, упомянутым ранее в предыдущем разделе. В зависимости от типа приложения, значение ECR, ток пульсаций и рабочая частота также следует учитывать для усовершенствованных конструкций, что выходит за рамки данной статьи.
Примерный технический паспорт конденсатора с основными параметрами приведен на рисунке.
Я хотел бы поблагодарить PCBWay за предоставленную мне возможность написать эту статью.
Как удалить конденсаторы с печатной платы
Типичная печатная плата или печатная плата имеет большое количество активных и пассивных электронных компонентов, которые соединены между собой тонкими медными дорожками. Активные компоненты — это те, которые используют энергию для работы, например, электронные микросхемы. С другой стороны, пассивные компоненты не требуют внешнего питания.Распространенными примерами пассивных компонентов являются резисторы и конденсаторы. Если конденсатор на плате выходит из строя, его можно заменить с помощью специальных инструментов.
Инструкции
Демонтаж конденсатора поверхностного монтажа (SMD)
1 Включите паяльник и установите температуру 370 градусов Цельсия.
2 Поместите печатную плату на плоскую и сухую поверхность стороной с компонентами ВВЕРХ. Найдите конденсатор, который нужно распаять.
3 Удерживая пинцетом конденсатор за середину, осторожно коснитесь одного из его припаянных концов кончиком паяльника.Держите наконечник там две-три секунды, а затем быстро переместите его на другую сторону конденсатора и оставьте там в течение двух-трех секунд. Продолжайте этот процесс, пока конденсатор не освободится, после чего вытащите его с помощью пинцета.
4 Поместите медную оплетку поверх одной из площадок, с которой вы сняли конденсатор, и осторожно надавите на нее кончиком паяльника. Держите наконечник там, пока весь припой не поглотит медная оплетка. Повторите этот шаг для другого пэда.
5 Очистите подушечки тампоном со спиртом.
Демонтаж обычного конденсатора
6 Включите паяльник и установите его температуру 370 градусов Цельсия.
7 Поместите печатную плату на плоскую и сухую поверхность стороной с компонентами ВНИЗ и найдите контакты конденсатора, которые необходимо удалить.
8 Поместите медную оплетку в место соединения одного из выводов конденсатора и соответствующей контактной площадки и осторожно надавите на нее кончиком паяльника.Держите наконечник там, пока весь припой не поглотит медная оплетка. Повторите этот процесс для второго вывода конденсатора.
9 Переверните печатную плату компонентной стороной ВВЕРХ и осторожно приподнимите конденсатор с помощью пинцета. Не применяйте чрезмерную силу. Если конденсатор не выходит легко, коснитесь его контактов паяльником, вытаскивая его пинцетом. Это ослабит паяные связи, и конденсатор выйдет наружу.
10 Очистите подушечки с обеих сторон доски спиртовым тампоном.
Общие сведения о печатных платах (PCB)
Что такое печатная плата?
Любой, кто когда-либо открывал электронное оборудование, видел печатную плату, также известную как PCB. Это тонкие, плоские и часто зеленые прямоугольные подложки, покрытые лабиринтом тонких медных линий и серебряных подушечек, и являются сердцем и душой большинства электронного оборудования. Для понимания печатных плат необходимо знать, что они собой представляют, о различных типах существующих печатных плат, о компонентах, используемых на этих печатных платах, а также о методах или процессах производства печатных плат.Отправной точкой является понимание того, как развивались печатные платы.
Печатные платы заменили двухточечную конструкцию в большинстве электронных устройств в 1950-х годах. В конструкции «точка-точка» используются провода, припаянные к клеммным колодкам, платы с металлическими петлями. В устройстве с двухточечным управлением небольшие электронные компоненты и их провода были припаяны непосредственно к клеммам, как и провода от более крупных устройств, таких как трансформаторы. Как вы могли догадаться, эта система включала запутанный клубок проводов.Его также было трудно использовать в массовом производстве, поскольку каждый провод и часть приходилось скручивать и припаять к нужной части на клеммной колодке.
Еще одним популярным в 1960-х годах методом изготовления печатных плат была намотка проводов. Электронные компоненты были установлены на изолирующей плате и соединены между собой проводами, при этом провод несколько раз наматывался вокруг выводов или контактов гнезда.
Введите печатную плату, которая устранила почти всю проводку, используемую в конструкции точка-точка и намотку проводов, и тем самым облегчила массовое производство.Процесс производства печатных плат может быть в значительной степени автоматизирован, что снижает риск инженерных недостатков, которые могут привести к отказу прототипов или неисправных плат. Изготовитель печатной платы может ввести спецификации в программное обеспечение, которое выполняет обширные проверки конструкции, чтобы гарантировать оптимальную производительность платы еще до того, как она будет изготовлена. Автоматизированное производство также означает более низкие затраты по сравнению с другими методами строительства.
В этой статье рассматриваются типы печатных плат, компоненты, используемые на платах, различные методы производства печатных плат и соображения по изготовлению печатных плат.
Печатные платы массового производства.Изображение предоставлено: DMSU / Shutterstock.com
Типы печатных плат
Сегодня используется несколько типов печатных плат. Печатные платы могут быть охарактеризованы методологией их построения, которая включает односторонние, двусторонние и многослойные конфигурации плат.
Односторонние печатные платы
Односторонние печатные платы имеют только один слой подложки. Подложка с одной стороны покрыта тонким слоем металла.Обычно медь используется из-за ее высокой электропроводности. Этот слой создает токопроводящий путь для питания и сигналов между различными электронными компонентами. Затем следует слой защитной паяльной маски, и покрытие шелкографии может быть добавлено в качестве последнего слоя для маркировки частей платы. Односторонние печатные платы используются для простой электроники и производятся серийно по более низкой цене, чем другие типы печатных плат.
Двусторонние печатные платы
Двусторонние печатные платы используются гораздо чаще, чем односторонние, потому что две стороны позволяют вводить более сложные схемы.Как и односторонние печатные платы, они имеют только один слой подложки, но обе стороны покрыты проводящим металлом и компонентами схемы. Затем для соединения компонентов используется либо монтаж в сквозное отверстие, либо поверхностный монтаж.
- Технология сквозных отверстий, , иногда обозначаемая как «сквозное отверстие», использует небольшие провода, называемые выводами, которые проходят через отверстия в плате для соединения компонентов. Выводы припаяны на каждом конце к конкретному компоненту или схеме. Это делается вручную или с помощью автоматических установочных машин.Монтаж в сквозное отверстие по-прежнему используется для схем, которые должны выдерживать большую нагрузку, потому что комбинация выводов, проходящих через плату, и пайка создает более безопасное соединение. Печатные платы со сквозными отверстиями обычно используются в военной и аэрокосмической продукции.
- Поверхностный монтаж не требует сверления отверстий в плате. Компоненты устанавливаются непосредственно на печатную плату. Этот метод использует лиды меньшего размера или вообще не использует лиды. Печатные платы для поверхностного монтажа стали более популярными, чем печатные платы для сквозного монтажа, потому что стоимость обращения и обработки намного ниже.Компоненты можно припаивать к плате навалом или вручную.
Многослойные печатные платы
Многослойные печатные платы имеют несколько слоев подложки с изоляционными материалами, разделяющими слои. В них используется та же технология, что и в двусторонних печатных платах, при этом компоненты на многослойных платах соединяются посредством сквозного или поверхностного монтажа. Многослойные плиты обычно имеют от четырех до десяти слоев, но могут иметь и больше, если того требует продукт. Они обычно используются для компьютеров, серверов и часто используются в специализированных приложениях, таких как медицинские спецификации печатных плат.
Методы пайки
Методы пайкимогут включать ручную пайку , в которой используется утюг, припой, фитиль для пайки и флюс для нагрева легкоплавкого сплава, обычно олова или свинцового сплава, который служит для механического соединения компонента с печатной платой. в то же время обеспечивая электрически проводящий путь между контактами или выводами компонента и контактными площадками или дорожками на плате. Волновая пайка — это процесс объемной пайки. На нижнюю сторону платы наносится слой флюса, который затем медленно нагревается для предотвращения теплового удара.Затем печатные платы пропускают через поддон с расплавленным припоем. Помпа в поддоне смывает припой над платой, чтобы сплавить все компоненты на плату. Выборочная пайка похожа на пайку волной, но флюс наносится только на определенные компоненты, которые необходимо паять. Вместо того, чтобы затем смывать волну припоя по платам, для плавления определенных компонентов используется небольшой пузырек или фонтан припоя.
Компоненты печатной платы
Устройства межсоединения
УстройстваInterconnect обычно используются для соединения одной печатной платы с другой или иногда для соединения платы с электронным устройством.Их также можно использовать для подключения микросхемы интегральной схемы, набора электронных схем на одной маленькой плоской детали (или микросхеме) к печатной плате.
- Edge Connectors используются на краю печатной платы и подключаются к соответствующему разъему устройства. Крайние разъемы имеют металлические дорожки по бокам или дорожки, которые передают электрические сигналы от дорожек на печатной плате к гнезду разъема. Розетки содержат пластиковую коробку, которая открыта с одной стороны и содержит различное количество выводов внутри, в зависимости от конкретных потребностей схемы ввода-вывода.Разъемы обычно имеют ключ и могут содержать выступы или выемки, обеспечивающие правильную полярность и гарантирующие, что можно вставить только правильный ответный разъем.
- D-Connectors , также называемые D-субминиатюрными, получили свое название от их примерно D-образных металлических экранов. Они состоят из двух или более параллельных рядов розеток или контактов, окруженных D-образным металлическим экраном, который поддерживает разъем и экранирует от электромагнитных помех. При использовании с печатной платой контакты припаяны непосредственно к печатной плате, а не к проводу.D-разъемы часто устанавливаются под прямым углом к печатной плате, чтобы кабель можно было подключить к краю сборки печатной платы.
- Ленточные кабельные соединители — это плоские тонкие кабели, состоящие из нескольких кабелей меньшего размера, расположенных параллельно друг другу. Такое расположение нескольких кабелей позволяет легко прикрепить соединитель смещения изоляции, также известный как IDC, к одному концу с рядом острых разветвленных контактов. Оконечная нагрузка чаще всего выполняется на обоих концах разъема ленточного кабеля, хотя иногда только один конец имеет оконечную нагрузку IDC.
- Прямоугольные соединители , как следует из их названия, имеют прямоугольную форму. Обычно они состоят из штыревого разъема, установленного на печатной плате, который может вместить гнездовое гнездо или корпус.
- IC Sockets используются в тех случаях, когда микросхема интегральной схемы должна быть съемной частью печатной платы. Обычно эти микросхемы припаяны к плате, но для таких приложений, как прототипы, где микросхемы необходимо быстро удалить и перепрограммировать без необходимости распаивать и перепаять соединения, используется гнездо IC.Несколько видов разъемов для микросхем — это двойные линейные разъемы, двойные линейные разъемы с поворотными штырями и разъемы с нулевым усилием вставки.
Изображение предоставлено: matej_z / Shutterstock.com
Компоненты цепи
Печатные платы могут быть заполнены широким спектром электронных и электрических компонентов, которые используются для реализации желаемой функции схемы. Вообще говоря, эти устройства и результирующие конструкции плат могут быть классифицированы как аналоговые схемы, цифровые схемы или RF (радиочастоты).Ниже перечислены некоторые из наиболее часто используемых компонентов.
- Батарейки являются основным компонентом любой схемы. Они обеспечивают постоянное напряжение, необходимое для функционирования цепи или для поддержания питания в цепи в условиях, когда источники питания не работают. Тип используемой батареи зависит от области применения печатной платы и схемы.
- Резисторы — один из ключевых элементов печатной платы. Это небольшие электронные устройства с двумя выводами, которые можно использовать для регулирования потока электрического тока или для создания падения напряжения.Резисторы ограничивают протекание тока и обычно имеют цветовую маркировку с полосами, чтобы обозначить их сопротивление и уровни допуска, или на них напечатано их значение сопротивления в Ом.
- Конденсаторы — это электронные устройства, которые по существу накапливают энергию в виде электростатического поля и состоят из изоляционного материала, помещенного между двумя проводящими пластинами. В печатных платах они могут блокировать прохождение постоянного тока, позволяя протекать переменному или изменяющемуся во времени току.Когда на конденсатор подается постоянное напряжение, электрический заряд накапливается каждой проводящей пластиной. Ток течет, пока конденсатор накапливает энергию — когда конденсатор полностью заряжен, ток перестает течь. Тип материала, используемого в качестве изоляционного материала (диэлектрический материал), определяет тип конденсатора. Обычные изоляционные материалы включают керамику, поликарбонат и серебряную слюду. В печатных платах сама плата часто создает конденсатор с чередующимися слоями металлических проводящих областей, заземляющего проводника и проводника питания, что создает стабильный конденсатор.В печатных платах можно найти развязывающие конденсаторы, которые служат для уменьшения или фильтрации шума и обеспечения изоляции, направляя такой шум через конденсатор или шунтируя его на землю.
- Диоды — это электрические устройства, которые передают ток только в одном направлении и состоят из полупроводникового материала между двумя выводами (полупроводниковый материал p-типа и n-типа на каждом конце). Включая ток в одном направлении, диоды блокируют ток в противоположном направлении. Светодиоды — это светодиоды.Они генерируют видимый свет, когда через них протекает электрический ток.
- Транзисторы — это полупроводниковые устройства, которые могут усиливать или переключать ток. Транзисторы имеют три вывода, которые подключаются к цепи. Ток, приложенный к одной паре клемм, управляет тем, как ток проходит через другую пару клемм, либо изменяя его направление, либо усиливая его.
Изображение предоставлено: MPS Industries
- Катушки индуктивности , также называемые катушками, дросселями или реакторами, состоят из катушки с проволокой, обычно намотанной на сердечник из ферромагнитного материала.Ток проходит через провод и создает магнитное поле, которое затем накапливает энергию и препятствует любым изменениям тока. Они используются, чтобы противостоять изменениям переменного тока, когда через них протекает постоянный ток.
- Переключатели либо пропускают ток, либо блокируют его, в зависимости от того, разомкнуты они или замкнуты.
Стили упаковки компонентов схем
Существует много различных типов корпусов интегральных схем, и используемый тип зависит как от ИС, так и от типа печатной платы.Один из основных способов их разграничения — способ их монтажа на печатной плате, сквозного монтажа, поверхностного монтажа или разъемов. Вот некоторые из наиболее распространенных типов:
- Двухрядные корпуса , или DIP, являются наиболее распространенной упаковкой со сквозным отверстием для ИС, но также могут использоваться с гнездами. Они имеют два параллельных ряда электрических соединительных штырей, прикрепленных к прямоугольному корпусу.
- Одиночные линейные блоки или SIP имеют один ряд соединительных контактов.Они не так распространены, как DIP, но часто используются для микросхем RAM и нескольких резисторов с общим выводом.
- Пакеты для поверхностного монтажа или пакеты SMD / SMT, бывают разных видов. Три наиболее популярных типа — это корпуса микросхем с малыми габаритами, плоские корпуса с четырьмя плоскими корпусами и небольшие сеточные массивы. Компактные корпуса IC (SOIC) похожи на DIP меньшего размера с загнутыми наружу контактами. Они считаются одними из самых простых для пайки. Четыре плоских корпуса имеют выводы микросхемы, выступающие на каждой из четырех сторон, и чаще всего используются для упаковки микропроцессоров, датчиков и других современных микросхем.Массивы шариковых решеток представляют собой сложные корпуса с шариками припоя, расположенными в виде сетки на дне ИС.
Способы изготовления печатных плат
Хотя разработка и производство печатных плат часто передаются на аутсорсинг, знание средств производства может помочь при выборе производителя. Хотя изготовление печатных плат — это развивающийся процесс, производство печатных плат обычно опирается на набор основных методов, которые включают в себя механическую обработку, визуализацию, нанесение покрытия, травление и ламинирование.Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, а их функции частично совпадают.
Типовой проект
Печатные платы в сбореотносительно недороги в производстве, особенно при длительных тиражах. Как и следовало ожидать, самой дорогостоящей и сложной частью печатной платы является не ее изготовление, а дизайн печатной платы. На создание лабиринта, то есть на разработку печатных плат, влияют многие факторы. Компоненты должны быть правильно сопоставлены, соотношение между медью и платой должно поддерживаться даже для уменьшения потерь и предотвращения деформации, расстояния между дорожками и компонентами, размещенными так, чтобы избежать перекрестных помех или стыков, а ширина дорожек должна соответствовать частоте сигнала и току.Другими словами, разработка печатных плат — это узкоспециализированная функция, а компоновка печатных плат часто является самым дорогостоящим аспектом производства печатных плат. Когда в конструкции платы используются ВЧ (радиочастотные) компоненты, размещение становится чрезвычайно важным, так как производительность ВЧ сборок может быть серьезно нарушена, если устройства будут размещены неправильно по отношению к длине волны сигналов.
Обработка
Этапы обработки при производстве печатных плат связаны с возможностью точного сверления небольших отверстий в больших объемах с диаметрами, измеряемыми в сотых и тысячных долях дюйма.Раньше такие небольшие размеры предотвращали укладку нескольких досок в стопку из-за риска поломки или деформации стенок отверстий, но современные технологии позволяют просверливать несколько уложенных друг на друга досок одновременно без повреждений. При диаметре менее 0,0135 дюйма буровые долота имеют тенденцию быть более дорогими и менее устойчивыми к эксплуатационному износу. Кроме того, когда отношение толщины платы к диаметру отверстия увеличивается, надежность покрытия может ухудшаться. Для создания отверстий обычно используется механическое или лазерное сверление, а более тонкие доски легче просверлить до жестких допусков.Для небольших и более чувствительных печатных плат простота точной лазерной резки сделала печатные платы с лазерной резкой более популярными.
Крупный план компонентов печатной платы.Изображение предоставлено: Benson HE / Shutterstock.com
Изображения
Трафаретная печать была одной из первых технологий, разработанных для создания изображений на печатных платах, и до сих пор используется из-за низких требований к материалам, относительно низких капитальных вложений и возможности крупносерийного производства. Однако его эффективность снижается при меньшем пространстве и размерах линий, когда требуются специальные экраны для работы с более короткими линиями и более плотными пределами интервала.Фотовизуализация является более распространенной техникой для применения в многослойных схемах и схемах с тонкими линиями, и она включает в себя производство пленок посредством нанесения жидких валиков, нанесения покрытия погружением или центрифугированием, ламинирования горячим валиком и электрофореза. Это высокоточный процесс регистрации изображений схем на плате, который упрощается, поскольку одна и та же система инструментов отвечает как за формирование изображений, так и за выравнивание между отверстиями. Несмотря на свои преимущества, несколько факторов могут привести к дефектам фотоизображения, в том числе:
• Релаксация напряжений, , которая может происходить во внутреннем слое, что вызывает непреднамеренное перемещение внутри панели устройства и между отдельными панелями.
• Износ инструмента возникает, когда инструментальная система изнашивается в результате многократного использования. Изношенные инструменты могут образовывать слишком большие отверстия для штифтов, что приводит к ослаблению компонентов и угрозе целостности печатной платы.
• Отслаивание цикла, при котором повышенные температуры и термоциклирование могут увеличить риск вытравливания вытравленных деталей из отведенных для них областей на плате.
• Подготовка внутреннего слоя важна, потому что приложение слишком большого давления во время процесса механической чистки может привести к растяжению или растяжению ламината.
• Пленки из полиэстера для визуализации могут расширяться или сжиматься в зависимости от температуры и влажности в производственных условиях.
Могут быть предприняты шаги для снижения риска, который представляют эти переменные. Микромодификация, которая увеличивает аспекты пленки для улучшения совмещения изображений, и растяжение пленки, которое увеличивает напечатанные изображения для компенсации будущей усадки, являются двумя распространенными методами поддержания точности печати. Кроме того, работа в чистой комнате может снизить вероятность воздействия загрязнителей на качество изображения.
Ламинирование
Методы ламинирования используются как для проектирования многослойных схем, так и для изготовления самих печатных плат. Гидравлическое ламинирование горячим прессом было одним из наиболее распространенных методов, которые изначально использовались, но недавно разработанные альтернативы, такие как варианты гидравлического пресса, которые включают горячие или холодные процессы и вакуумную поддержку, используются в широком диапазоне приложений из-за их способности к производству. многослойные доски. Эти методы также позволяют лучше контролировать диэлектрическую проницаемость и импеданс материала печатной платы.Автоклавное ламинирование обеспечивает управляемую компьютером точность и больший контроль над уровнями нагрева, используемыми в ламинатной системе смолы, и позволяет создавать трехмерные формы.
Покрытие
Покрытие печатной платы включает нанесение металлической отделки на печатную плату, и существует несколько распространенных методов прикрепления металла к подложке платы, в том числе:
• Электролитическое покрытие часто используется для крупносерийных отделочных работ, поскольку обеспечивает относительно высокую скорость работы.Электролитический процесс основан на подаче электрического тока на металлические пластины из раствора и обычно использует ванну для нанесения покрытия для выполнения осаждения.
• Electroless Plating использует комбинацию катализаторов и ванн для самовосстановления гальванических покрытий или реакций гальванических элементов для достижения финишной обработки без использования источника электроэнергии. Он часто используется для литых схем, особенно для металлизации трехмерных цепей.
• Плазменное покрытие , также известное как сухое покрытие, осаждает металл в частичном вакууме с использованием плазмы инертного газа для удаления металлических частиц с заряженной мишени и их повторного осаждения на подложку.Этот метод обычно используется в производстве схем тонкой линии и дает относительно мало отходов.
Офорт
Травление — это удаление лишнего металла с поверхности печатной платы для обеспечения однородности, что имеет решающее значение для некоторых типов схемных устройств, таких как схемы с тонкими линиями. Стандартные методы травления варьируются по возможностям от погружных резервуаров до вертикальных и горизонтальных процессов, но большинство методов вписываются в последовательность печатной пластины-травления, обычно применяемую при производстве печатных плат.Обычные химические вещества для травления включают азотную кислоту, перекись кислоты и хлорид меди, размер которых ограничен в зависимости от толщины меди. Такие технологии, как добавки и связующие вещества, могут использоваться для уменьшения этих ограничений и улучшения травления тонких линий.
Конформное покрытие
Конформное покрытие — это тонкая пленка, защищающая компоненты печатной платы. Полимерная пленка повторяет контуры доски для защиты от пыли, влаги, экстремальных температур и других раздражителей.Традиционные конформные покрытия обычно имеют полимерную основу и являются полупроницаемыми. Их можно наносить разными способами, включая кисть, ручное или автоматическое распыление и окунание. Покрытие обычно очень тонкое, чтобы не увеличивать вес печатной платы и минимизировать улавливание тепла.
Ремонт плат.Изображение предоставлено: Science Photo / Shutterstock.com
Соображения по изготовлению
Прототипы печатных плат могут быть чрезвычайно полезны в процессе производства печатных плат, поскольку они предоставляют средства для тестирования различных аспектов разработанного компонента перед его массовым производством.Поиск мастерской с возможностями прототипирования поможет с общей сборкой печатной платы.
При выборе контрактного производителя для изготовления и сборки печатных плат убедитесь, что производственный цех может соответствовать срокам выполнения работ и технологическим ожиданиям. Магазины часто специализируются на одном типе печатных плат или на одном типе монтажа, поэтому важно найти магазин, который подходит для вашего производственного цикла.
Например, когда дело доходит до изготовления печатных плат малых размеров, требуются сверла меньшего размера или лазерная технология.Другие специальные процедуры для печатных плат, такие как глубокое сверление и последовательное ламинирование, могут быть предложены производственным цехом, но если требуются специальные процессы, обязательно проверьте их заранее. Последовательное ламинирование требует, чтобы плиты ламинировались по два за раз, а не одной большой партией. Глубинное сверление используется, когда необходимо просверлить отверстия на определенную глубину, не пробивая другую сторону печатной платы. В зависимости от области применения для печатной платы также могут потребоваться специальные материалы, поэтому важно найти производителя, который сможет приобрести эти материалы.В гибких и жестко-гибких печатных платах используются такие материалы, как пластик, который может сгибаться и перемещаться, чтобы уменьшить вес, и печатные платы для аэрокосмических и медицинских приложений. Производители также могут специализироваться в определенной отрасли.
Сводка
В этой статье представлено понимание печатных плат. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.
Источники:
- https://www.wellpcb.com/special/identifying-circuit-board-parts.html
- https://www.pcbtrain.co.uk/blog/the-basics-of-printed-circuit-boards-design-components-and-construction
- https://www.ecmweb.com/content/basics-capacitance-0
- https://technick.net
- https://blog.mide.com/how-electronic-components-work#inductor
- http://streamlinecircuits.com/2016/06/introduction-types-printed-circuit-boards/
- https: // www.theengineeringprojects.com/2018/03/single-sided-pcb.html
- http://blog.optimumdesign.com/through-hole-vs-surface-mount
- https://www.pcbcart.com/article/content/wave-soldering-vs-reflow-soldering.html
- https://www.techopedia.com/definition/2192/edge-connector
- https://sciencing.com/ic-socket-10029906.html
- https://www.techspray.com/the-essential-guide-to-conformal-coating
- https://learn.sparkfun.com/tutorials/integrated-circuits/all
- http: // streamlinecircuits.ru / 2017/10/5-sizes-of-pcbs /
- http://www.interfacebus.com
- https://www.pcbcart.com/article/content/PCB-introduction.html
- https://www.printedcircuits.com/blog/the-differences-between-rigid-flex-and-rigid-flex-printed-circuit-boards/
- https://redstarworldwide.com/printed-circuit-boards-guide/
- https://cckautomations.com/printed-circuit-board-assemblies/
- https://ustek.com/products/printed-circuit-boards/
- https: // www.pgftech.com/services/pcb-assembly/
- https://www.printedcircuits.com/glossary/
- https://www.electroprep.com/idc-connector-assemblies/
