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什么是SMD元件?SMD元件的主要类型介绍

475 2022-03-21 来源: IC先生 作者: IC先生

SMD(表面贴装器件),英文名 Surface Mounted Devices,它是SMT(Surface Mount Technology)电子元件的一种。此外,用于SMT的SMD组件没有像通孔组件那样的引线,而就电器功能而言,用于SMT的SMD元件与通孔元件没有什么不同,但SMD体积更小,因而电器功能更好一些。

目前,并非所有组件都可用于电子PCB组装的表面贴装,因此,在PCB上进行全部表面贴装是不可用的,目前基本上仅限于混合搭配的表面贴装组件。在高端处理器和大型连接器中使用 BGA和针栅阵列 ( PGA )等通孔组件,将使该行业在可预见的未来继续保持混合组装模式。

SMD封装

不同类型SMD组件的可用性

虽然只有少数类型的传统DIP封装可以满足所有封装要求,但表面贴装封装的技术要复杂得多。

可用的封装类型以及封装和引线配置有很多。此外,对表面贴装元件的要求要高得多。SMD或SMC必须承受更高的焊接温度,并且必须更仔细地选择、放置和焊接,以实现可接受的制造良率。

有许多组件可用于某些电气要求,从而导致组件扩散的严重问题。此外,一些电子元件以折扣价出售,而另一些则出现溢价情况。

虽然表面贴装技术已经成熟,但随着新封装的推出,它也在不断发展中。电子行业每天都在解决表面贴装元件的经济、技术和标准化问题。与此同时,SMD也可用作有源和无源电子元件

无源SMD组件名称列表和标识

被动表面贴装的技术稍微简单一些,包括独石陶瓷电容器、钽电容器和厚膜电阻器构成了无源SMD的核心组。形状一般为矩形和圆柱形,组件的质量比通孔对应的组件低约10倍。

表面贴装电阻器和电容器具有各种外壳尺寸,可满足电子行业各种应用的需求。虽然有缩小外壳尺寸的趋势,但如果电容要求很大,也可以使用更大的外壳尺寸。这些设备/组件有矩形和管状(金属电极无铅面)形状。

SMD元件的主要类型

表面贴装分立电阻器(SMD电阻器)

表面贴装电阻器主要有两种类型:厚膜和薄膜(小常识:贴片薄膜电阻和厚膜电阻的区别有哪些?)。

厚膜表面贴装电阻器是通过在平坦的高纯度氧化铝基板表面上筛选电阻膜(二氧化钌基浆料或类似材料)来构造的,这与在轴向电阻器中的圆形芯上沉积电阻膜不同。电阻值是通过在加网前改变电阻浆的成分和在加网后对薄膜进行激光修整得到的。

在薄膜电阻器中,陶瓷基板上的电阻元件在顶部具有保护涂层(玻璃钝化),在侧面具有可焊端子(锡铅)。端子在陶瓷基板上具有粘附层(银沉积为厚膜浆料),以及镍阻隔层,然后是浸焊或电镀焊料涂层。镍阻隔层对于保持端子的可焊性非常重要,因为它可以防止SMD焊接过程中银或金电极的浸出(溶解) 。

电阻器具有 1/16、1/10、1/8 和1/8瓦额定值,电阻为1欧姆至100兆欧,具有各种尺寸和各种容差。常用尺寸有:0402、0603、0805、1206和1210。表面贴装电阻器具有某种形式的彩色电阻层,一侧带有保护涂层,另一侧通常为白色基材。因此,从外观提供了一种区分电阻器和电容器的简单方法。

表面贴装分立电阻器

表面贴装电阻网络
表面贴装电阻器网络(R-pack通常用作分立电阻器系列的替代品。

当前可用的样式基于流行的SOIC(小外形集成电路),但主体尺寸各不相同。它们通常有16到20个引脚,每个封装的功率为1/2到2瓦。

SMT陶瓷电容器

表面贴装电容器非常适合高频电路应用,因为它没有任何引线,并且可以放置在PCB 组件另一侧的封装下方。陶瓷电容器最广泛使用的封装是8 mm卷带包装。

表面贴装电容器用于去耦应用和频率控制。多层单片陶瓷电容器提高了容积效率。根据EIA RS-198n标准,它们提供不同的电介质类型,即COG或NPO、X7R、Z5U和Y5V。

表面贴装电容器非常可靠,并已大量用于汽车的引擎盖、军事设备和航空航天应用。
表面贴装钽电容器

对于表面贴装电容器,电介质可以是陶瓷或钽。表面贴装钽电容器提供非常高的体积效率或每单位体积的高电容电压产品和高可靠性。

包裹式引线电容器,通常称为塑料模制钽电容器,具有引线而不是端子,并有一个斜面顶部作为极性指示器。使用模制塑料钽电容器时没有焊接或放置问题。它们有两种外壳尺寸可供选择——标准和扩展范围。

钽电容器的电容值在0.1到100 µF之间变化,在不同的外壳尺寸下在4到50 V dc之间变化,它们也可以根据应用程序的要求进行定制。钽电容器可以有或没有标记的电容值,散装、盒装以及卷带包装。

表面贴装钽电容器

用于SMT的管状无源SMD组件

称为金属电极无引线面 (MELF) 的圆柱形器件用于电阻器、跳线、陶瓷和钽电容器以及二极管。它们是圆柱形的,并具有用于焊接的金属端盖。

由于MELF是圆柱形的,因此电阻器不必像矩形电阻器那样放置在远离电路板表面的电阻元件上。MELF更便宜。与传统的轴向装置一样,MELF对数值进行了颜色编码。MELF二极管标识为MLL41 和MLL34。MELF电阻器标识为0805、1206、1406和2309。
有源SMD元件列表和标识

与通孔技术相比,表面贴装提供更多类型的有源和无源封装。以下是所有不同类别的有源表面贴装元件封装。

  • 无铅陶瓷芯片载体 (LCCC);顾名思义,无引线芯片载体没有引线。相反,它们具有镀金的槽形终端,称为城堡形,可提供更短的信号路径,从而允许更高的工作频率。LCCC可以根据封装的间距分为不同的系列。最常见的是50mil (1.27 mm) 系列。其他是40、25和20mil系列。


无铅陶瓷芯片载体

  • 陶瓷引线芯片载体 (CLCC)(预引线和后引线);含铅陶瓷载体有预含铅和后含铅两种形式。预引线芯片载体具有由制造商连接的铜合金或Kovar引线。在后引线芯片载体中,用户将引线连接到无引线陶瓷芯片载体的堞形结构上。当使用引线陶瓷封装时,它们的尺寸通常与塑料引线芯片载体相同。
  • 有源SMT组件(塑料封装);由于陶瓷封装价格昂贵,主要用于军事应用。另一方面,塑料SMD封装是非军事应用中使用最广泛的封装,不需要密封性。陶瓷封装由于封装与基板之间的CTE不匹配而存在焊点开裂,但塑料封装也并非没有问题。
以下是所有有源 SMD 组件(塑料封装)
  • 小外形晶体管 (SOT);小外形晶体管是表面贴装有源器件的先驱之一,它们是三引线和四引线装置。三导联SOT被标识为SOT 23 (EIA TO 236) 和SOT 89 (EIA TO 243)。四引线器件称为SOT 143 (EIA TO 253)。这些封装通常用于二极管和晶体管。SOT 23和SOT 89 封装已成为几乎通用的表面贴装小型晶体管。即使高引脚数复杂集成电路的使用变得越来越普遍,对各种类型的SOT和SOD的需求也在继续增长。
  • 小外形集成电路(SOIC 和 SOP);小外形集成电路(SOIC 或 SO)基本上是一种收缩封装,引线中心为0.050英寸,它用于容纳比SOT封装更大的集成电路。在某些情况下,SOIC用于容纳多个SOT。SOIC包含在两侧形成的引线,通常称为鸥翼引线。SOIC需要小心处理以防止铅损坏。SOIC主要有两种不同的体宽:150mil和300mil。少于16条引线的封装体宽为150 mil;对于超过16条引线,使用300mil宽度。16引脚封装有两种体宽。

小外形集成电路

  • 塑料引线芯片载体 (PLCC);塑料引线芯片载体 (PLCC) 是陶瓷芯片载体的更便宜版本。PLCC中的引线提供了承受焊点应力所需的顺应性,从而防止焊点开裂。注意,具有较大芯片封装比的PLCC可能会因吸湿而导致封装破裂。
  • 小外形 J 封装 (SOJ);SOJ封装具有类似PLCC的J型弯曲引线,但它们仅在两侧有引脚。该封装是SOIC和PLCC的混合体,结合了PLCC的处理优势和SOIC的空间效率。SOJ通常用于高密度(1、4 和 16 MB)DRAMS。

小外形J封装

  • 细间距SMD封装(QFP、SQFP);非常细间距和大量引脚的SMD封装称为细间距封装。四方扁平封装 (QFP) 和收缩四方扁平封装 (SQFP) 是细间距封装的示例。细间距封装具有更细的引线并需要更薄的焊盘图案设计。
  • 球栅阵列 (BGA) SMD 元件;BGA或Ball Grid Array是一种类似于 PGA(针栅阵列)的阵列封装,但没有引线。目前BGA有多种类型,但主要类别是陶瓷和塑料BGA。陶瓷BGA称为CBGA(Ceramic Ball Grid Array)和CCGA(Ceramic Column Grid Array),塑料BGA称为PBGA。还有另一类 BGA,称为磁带 BGA (TBGA)。球间距已标准化为1.0、1.27和1.5毫米间距。BGA主体尺寸从7到50毫米不等,其引脚数从16到2400个不等。最常见的BGA引脚数在200到500个引脚之间。即使BGA错位50%(CCGA和TBGA不像PBGA和CBGA那样自对准),BGA也非常适合回流期间的自对准,这是BGA产量更高的原因之一。

总结

SMD表面贴装元件在的出现已有二三十年历史了,并就此开创了一个新纪元。从无源元件到有源元件和集成电路,最终都变成了表面贴装器件(SMD)并可通过拾放设备进行装配,目前已经被广泛的应用。

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