Современная радиоаппаратура строится в основном только на так называемых чип компонентах, это чип резисторы, конденсаторы, микросхемы и прочее. Выводные радиодетали, которые мы привыкли выпаивать со старых телевизоров и магнитофонов и которые радиолюбители обычно применяют для сборки своих схем и устройств, все реже применяются в современной радиоаппаратуре.
В чем же заключаются плюсы применения таких чип элементов? Давайте разберемся.
Плюсы данного вида монтажа
Во первых, применение чип компонентов заметно уменьшает размеры готовых печатных плат, уменьшается их вес, как следствие для этого устройства потребуется небольшой компактный корпус. Так можно собрать очень компактные и миниатюрные устройства. Применение чип элементов заставляет экономить печатную плату (стеклотекстолит), а так же хлорное железо для их травления, кроме того, не приходиться тратить время на высверливание отверстий, в любом случае, на это уходит не так много времени и средств.
Платы изготовленные таким образом легче ремонтировать и легче заменять радиоэлементы на плате. Можно делать двухсторонние платы, и размещать элементы на обеих сторонах платы. Ну и экономия средств, ведь чип компоненты стоят дешево, а оптом брать их очень выгодно.
Для начала, давайте определимся с термином поверхностный монтаж, что же это означает? Поверхностный монтаж – это технология производства печатных плат, когда радиодетали размещаются со стороны печатных дорожек, для их размещения на плате не приходится высверливать отверстия, если коротко, то это означает "монтаж на поверхность". Данная технология является наиболее распространенным на сегодняшний день.
Кроме плюсов есть конечно же и минусы. Платы собранные на чип компонентах боятся сгибов и ударов, т.к. после этого радиодетали, особенно резисторы с конденсаторами просто напросто трескаются. Чип компоненты не переносят перегрева при пайке. От перегрева они часто трескаются и появляются микротрещины. Дефект проявляет себя не сразу, а только в процессе эксплуатации
Типы и виды чип радиодеталей
Резисторы и конденсаторы
Чип компоненты (резисторы и конденсаторы) в первую очередь разделяются по типоразмерам, бывают 0402 – это самые маленькие радиодетали, очень мелкие, такие применяются например в сотовых телефонах, 0603 - так же миниатюрные, но чуть больше чем предыдущие, 0805 – применяются например в материнских платах, самые ходовые, затем идут 1008, 1206 и так далее.
Резисторы:
Конденсаторы:
Ниже дана более таблица с указанием размеров некоторых элементов:
- 1,0 × 0,5 мм
- 1,6 × 0,8 мм
- 2,0 × 1,25 мм
- 3,2 × 1,6 мм
- 4,5 × 3,2 мм
Все чип резисторы обозначаются кодовой маркировкой, хоть и дана методика расшифровки этих кодов, многие все равно не умеют расшифровывать номиналы этих резисторов, в связи с этим я расписал коды некоторых резисторов, взгляните на таблицу.
Примечание: В таблице ошибка: 221 "Ом" следует читать как "220 Ом".
Что касается конденсаторов, они никак не обозначаются и не маркируются, поэтому, когда будете покупать их, попросите продавца подписать ленты, иначе, понадобится точный мультиметр с функцией определения емкостей.
Транзисторы
В основном радиолюбители применяют транзисторы вида SOT-23, про остальные я рассказывать не буду. Размеры этих транзисторов следующие: 3 × 1,75 × 1,3 мм.
Как видите они очень маленькие, паять их нужно очень аккуратно и быстро. Ниже дана распиновка выводов таких транзисторов:
Распиновка у большинства транзисторов в таком корпусе именно такая, но есть и исключения, так что прежде чем запаивать транзистор проверьте распиновку выводов, скачав даташит к нему. Подобные транзисторы в большинстве случаев обозначаются с одной буквой и 1 цифрой.
Диоды и стабилитроны
Диоды как и резисторы с конденсаторами, бывают разных размеров, более крупные диоды обозначают полоской с одной стороны – это катод, а вот миниатюрные диоды могут отличаться в метках и цоколевке. Такие диоды обозначаются обычно 1-2 буквами и 1 или 2 цифрами.
Стабилитроны, так же как и диоды, обозначаются полоской с краю корпуса. Кстати, из-за их формы, они любят убегать с рабочего места, очень шустрые, а если упадет, то и не найдешь, поэтому кладите их например в крышку от баночки с канифолью.
Микросхемы и микроконтроллеры
Микросхемы бывают в разных корпусах, основные и часто применяемые типы корпусов показаны ниже на фото. Самый не хороший тип корпуса это SSOP – ножки этих микросхем располагаются настолько близко, что паять без соплей практически нереально, все время слипаются ближайшие вывода. Такие микросхемы нужно паять паяльником с очень тонким жалом, а лучше паяльным феном, если такой имеется, методику работы с феном и паяльной пастой я расписывал в этой .
Следующий тип корпуса это TQFP, на фото представлен корпус с 32мя ногами (микроконтроллер ATmega32), как видите корпус квадратный, и ножки расположены с каждой его стороны, самый главный минус таких корпусов заключается в том, что их сложно отпаивать обычным паяльником, но можно. Что же касается остальных типов корпусов, с ними намного легче.
Как и чем паять чип компоненты?
Чип радиодетали лучше всего паять паяльной станцией со стабилизированной температурой, но если таковой нет, то остается только паяльником, обязательно включенным через регулятор! (без регулятора у большинства обычных паяльников температура на жале достигает 350-400*C). Температура пайки должна быть около 240-280*С. Например при работе с бессвинцовыми припоями, имеющими температуру плавления 217-227*С, температура жала паяльника должна составлять 280-300°С. В процессе пайки необходимо избегать избыточно высокой температуры жала и чрезмерного времени пайки. Жало паяльника должно быть остро заточено, в виде конуса или плоской отвертки.
Печатные дорожки на плате необходимо облудить и покрыть спирто-канифольным флюсом. Чип компонент при пайке удобно поддерживать пинцетом или ногтем, паять нужно быстро, не более 0.5-1.5 сек. Сначала запаивают один вывод компонента, затем убирают пинцет и паяют второй вывод. Микросхемы нужно очень точно совмещать, затем запаивают крайние вывода и проверяют еще раз, все ли вывода точно попадают на дорожки, после чего запаивают остальные вывода микросхемы.
Если при пайке микросхем соседние вывода слиплись, используйте зубочистку, приложите ее между выводами микросхемы и затем коснитесь паяльником одного из выводов, при этом рекомендуется использовать больше флюса. Можно пойти другим путем, снять экран с экранированного провода и собрать припой с выводов микросхемы.
Несколько фотографий из личного архива
Заключение
Поверхностный монтаж позволяет экономить средства и делать очень компактные, миниатюрные устройства. При всех своих минусах, которые имеют место, результирующий эффект, несомненно, говорит о перспективности и востребованности данной технологии.
Резисторы… Как много важного содержится в этом слове для тех, кто увлекается электроникой или постоянно работает с ней. Однако для полного погружения в мир электроники необходимо хотя бы поверхностно знать и уметь определять маркировку чип резисторов.
Аббревиатура «SMD» расшифровывается как Surface Mounted Devices, что в переводе на русский язык означает «устройство, монтируемое на поверхность ». И это действительно так - резисторы устанавливаются над поверхностью на специальных креплениях. Монтируются же эти устройства на печатных платах.
Одно из значительных преимуществ smd-чипов заключается в их небольшом размере. На одной печатной плате можно без труда разместить десятки (если не сотни) подобных изделий . Также благодаря высокому качеству и небольшой стоимости, резисторы обрели необычайную популярность на рынке электроники.
Благодаря постоянному прогрессу, появляются всё новые модели чипов резисторов, маркировка и характеристики которых постоянно меняются. Всего же на этом рынке есть 3 типа изделий:
- Сделанные в советский период (сейчас значительно теряют популярность).
- Современные модели.
- Резисторы SMD.
В этой статье остановимся на маркировке последнего типа т. к. он наиболее интересен.
Принципы маркировки
Все SMD чипы обозначаются по-разному. Дело в том, что каждое изделие имеет свой размер и значение допуска. Соответственно, чтобы не возникало путаницы, производителями было решено выделить 3 основные группы для маркировки :
- Изделия, обозначающиеся 3-мя цифрами.
- Модели, имеющие в маркировке 4 цифры.
- Устройства с 2-мя цифрами и одной буквой.
Каждый из этих типов стоит рассмотреть более подробно.
К первой группе относятся изделия (числа 103, 513 и др.) с допуском в 2%, 5% или 10%. Под первыми двумя цифрами мантисса, а последняя указывает на показатель степени 10. Последнее значение необходимо для расчёта номинала резистора (измеряется в Омах). Также в некоторых моделях имеется буква «R», которая обозначает десятичную точку.
Ко второй группе было решено отнести модели, имеющих типоразмер в 0805 и выше, а также обладающих допуском в 1%
. Принцип схож с первой группой резисторов: первые 3 цифры обозначают мантиссу, а четвёртая - значение степени, имеющее основание 10. Кроме того, здесь так же, как и в предыдущем типе, последнее число подразумевает номинал модели (в Омах), а буквой R обозначают десятичную точку. Стоит упомянуть, устройства с типоразмером 0402 не маркируются.
Наконец, в последней группе располагаются smd чипы, имеющих типоразмер 0603 и уровень допуска в 1%. Цифры указывают на код в таблице EIA-96 (об этом ниже), а буква - значение множителя:
- A - число 10 в нулевой степени
- B - основание 10 со степенью 1
- C - это число 10 в степени 2
- D = 10 3
- E = 10 4
- F = 10 5
- R = 10 -1
- S = 10 -2
Расшифровка маркировки
Для установки или работы с SMD резистором, необходимо знать и уметь расшифровать числа и буквы. Этот процесс можно разделить на 2 типа.
Обычная расшифровка
Как было сказано выше, при изготовлении smd резисторов, действуют нерушимые правила маркировки. Они придуманы для того, чтобы покупатель без труда смог определить мантиссу и значение сопротивления. Поэтому всё, что потребуется - это листочек с ручкой или математический склад ума.
Начнём с простого примера - определения сопротивления у изделий с допуском в 2%, 5% или 10% (это те модели, у которых в маркировке 3 цифры). Предположим, на резисторе указана цифра 233 . Это значит, что необходимо 23 умножить на 10 в третьей степени. В итоге получится, что у изделия сопротивление 23 КОм (23 x 10 3 = 23 000 Ом = 23 КОм).
Аналогичная ситуация у моделей, имеющих 4 цифры в описании. Допустим, на изделии указано число 5401. Выполняя аналогичные вычисления получаем сопротивление 5,4 КОм (540 x 10 1 = 5 400 Ом = 5,4 КОм).
Совершенно иначе обстоят дела с расшифровкой обозначения у изделий, на которых указаны цифры и буквы. Как было написано выше, для этого потребуется таблица EIA-96 (её можно без труда отыскать в интернете) . Подставив цифры в соответствующую строку и перевести букву в численное выражение, можно без труда вычислить сопротивление. Например, маркировка 04D означает, что сопротивление равно 10,7 КОм (107 x 10 3 = 107 000 Ом = 10,7 КОм).
Расшифровка через сервисы
Прогресс не стоит на месте. Постоянно внедряются современные технологии, разрабатываются новые подходы, другими словами, жизнь человека становится всё более комфортной. В современном мире даже для вычисления сопротивления у SMD чипов
, существуют хорошие сервисы и программы.
В интернете можно без труда найти множество сайтов, на которых предоставляется возможность рассчитать сопротивление. В большинстве случаев, таким сервисом выступает калькулятор для вычисления сопротивления резистора. Вот лишь некоторые из них.
SMD компоненты (чип-компоненты) — это компоненты электронной схемы, нанесённые на печатную плату (материнскую плату компьютера, ноутбука, планшета, смартфона, жёсткого диска и др.) 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 SMD компонентов (англ. surface mounted device).
Для данного вида монтажа характерно то, что в отличие от более старой технологии сквозного монтажа (когда под электронный компонент: транзистор, резистор, конденсатор сверлится отверстие в текстолите), компоненты SMD располагаются намного компактнее на печатной плате. Сами компоненты при этом значительно меньше.
Если обратить внимание на современную материнскую плату ноутбука, то можно увидеть, что именно SMD компоненты составляют основную массу деталей на плате — их много и расположены они очень кучно (маленькие разноцветные квадратики и прямоугольники серого, чёрного цветов), причём с обеих сторон текстолита. На следующем рисунке SMD компоненты отмечены красным.
Материнская плата планшета или смартфона выполнена исключительно с использованием технологии SMT (поверхностного монтажа) и SMD элементов, так как для сквозного монтажа не имеется места и необходимости.
В материнских платах стационарных компьютеров чаще других используются обе технологии монтажа. На рисунке ниже элементы сквозного монтажа отмечены зелёным. Контакты компонентов (электролитических конденсаторов в данном случае) всовываются в специальные отверстия в материнской плате и с обратной стороны припаиваются.
Преимущества SMD компонентов и поверхностного монтажа
- Более мелкие компоненты SMD по сравнению с элементами, используемыми в сквозном монтаже;
- Значительно более высокая плотность размещения на плате;
- Более высокая плотность дорожек (соединений) на текстолите;
- Компоненты могут располагаться с обеих сторон платы;
- Небольшие погрешности при SMT монтаже (пайке) исправляются автоматически поверхностным натяжением расплавленного олова (свинца);
- Лучшая устойчивость к механическим поломкам вследствие вибрации;
- Более низкое сопротивление и индуктивность;
- Нет необходимости сверлить отверстия и в том числе, как следствие, более низкая начальная стоимость производства (экономический эффект);
- Более приспособлены к автоматизированной сборке. Некоторые автоматические линии способны размещать более 136000 компонентов в час;
- Многие SMD компоненты стоят меньше аналогов под сквозной монтаж;
- Подходят для устройств с очень низким профилем (высотой). Печатная плата может может быть использована в корпусе толщиной всего несколько миллиметров
Недостатки
- Более высокие требования к производственной базе и оборудованию;
- Низкая ремонтопригодность и более высокие требования к специалистам по ремонту;
- Не подходят для монтажа разъёмов и коннекторов, особенно при использовании в случае с частыми отключениями-подключениями;
- Не подходят для использования в оборудовании высокой мощности и испытывающих высокие нагрузки
С использованием материалов: Surface-mount technology,