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SMT中表面安裝元器件的選取
來源:廣州煌牌自動設備有限公司    日期:2013-03-28    瀏覽量:

  SMT元器件封裝選取

  一、概述

  表面安裝元器件的選擇和設計是產品總體設計的關鍵一環,設計者在系統結構和詳細電路設計階段確定元器件的電氣性能和功能,在SMT設計階段應根據設備及工藝的具體情況和總體設計要求確定表面組裝元器件的封裝形式和結構。表面安裝的焊點既是機械連接點又是電氣連接點,合理的選擇對提高PCB設計密度、可生產性、可測試性和可靠性都產生決定性的影響。

  表面安裝元器件在功能上和插裝元器件沒有差別,其不同之處在于元器件的封裝。表面安裝的封裝在焊接時要經受奶高的溫度其元器件和基板必須具有匹配的熱膨脹系數。這些因素在產品設計中必須全盤考慮。

  選擇合適的封裝,其優點主要是:1).有效節省PCB面積;2).提供更好的電學性能;3).對元器件的內部起保護作用,免受潮濕等環境影響;4).提供良好的通信聯系;5).幫助散熱并為傳送和測試提供方便。

  二、表面安裝元器件的選取

  表面安裝元器件分為有源和無源兩大類。按引腳形狀分為鷗翼型和“J”型。下面以此分類闡述元器件的選取。

  1無源器件

  元源器件主要包括單片陶瓷電容器、鉭電容器和厚膜電阻器,外形為長方形或園柱形。園柱形無源器件稱為“MELF”,采用再流焊時易發生滾動,需采用特殊焊盤設計,一般應避免使用。長方形無源器件稱為“CHIP”片式元器件,它的體積小、重量輕、抗菌素沖擊性和抗震性好、寄生損耗小,被廣泛應用于各類電子產品中。為了獲得良好的可焊性,必須選擇鎳底阻擋層的電鍍。

  表面安裝電阻器的電容器封裝有各種外形尺寸。在選取時應避免選擇過小尺寸:<0.08英寸X0.05英寸以減小貼放難度,也要避免選擇過大尺寸:>0英寸X0.12英寸以避免使用環氧玻璃基板FR-4時產生熱膨脹系數(CTE)失配片式元件要求能在260℃溫度下承受5-10S的焊接時間。

  (1)片式電阻器

  片式電阻器分為兩大類:厚膜型和薄膜型。額定功率為1/16、1/8、1/4瓦,電阻值從1歐到1兆歐的電阻器具有各種尺寸規格,按外形尺寸分為0805(0。08英寸X0.05英寸)、1206(0.12英寸X0.06英寸)、1210(0.12英寸X0.10英寸)等。一般來說1/16、1/8和1/4瓦的電阻器相應于0805、1206及1210。選取時應首選1/8瓦、外形尺寸為1206的元件。

  (2)陶瓷電容器

  陶瓷電容器有三種不同的介質類型:COG或NPO、X7R和Z5U。它們的電容范圍各不相同。COG或NPO用于在很寬的溫度、電壓和頻率范圍內有高穩定性的電路;X7R和Z5U介質電容器的溫度和電壓特性較差,主要應用于旁路和去耦場合。

  陶瓷電容器在波峰焊時容易開裂,原因是CTE失配。在焊接時電極和端接頭的CTE高,受熱比陶瓷快以致失配產生裂紋。解決的工藝辦法是波峰焊之前預熱電路板,減少熱沖擊。Z5U陶瓷電容器比X7R電容器更容易開裂,選取時應盡量采用X7R電容器。和片式電阻器一樣,其外形尺寸應量選用1206的電容器。

  (3)電阻網絡

  表面安裝電阻器網絡采用“SO”封裝,管腳為歐翼形。其焊盤圖形設計標準,可根據電路需要加以選用。

  現有最常用外形尺寸標準如下:150MIL寬外殼(SO)有8、14、16引腳;220MIL寬外殼(SOMC)有14、16引腳;300MIL寬外殼(SOL)有14、16、20、24、28引腳

  (4)鉭電容器

  表面安裝鉭電容器具有極高的體積效率和高可靠性。目前,該元件缺少標準化,一般使用字母標記。

  選擇鉭電容器最主要的是注意兩頭的端接頭結構。它有兩種主要的結構形式:一種是非壓膜式,一端焊接短片觸頭;另一種是塑膜式,引腳觸頭向下卷。由于貼片機動性抓取非壓膜式電容器時易出現貼片不準的問題,加上這種電容器的金屬端接頭會使焊點變脆,選取時應盡量選用塑膜式鉭電容器。

  2、有源器件

  表面安裝芯片載體有兩大類:陶瓷和塑料。

  陶瓷芯片封裝的優點是:1)氣密性好,對內部結構有良好的保護作用2)信號路徑較短,寄生參數、噪聲、延時特性明顯改善3)降低功耗。缺點是因為無引腳吸收焊膏溶化時所產生的應力,封裝和基板之間CTE失配可導致焊接時焊點開裂。目前,最常用的陶瓷餅片載體是無引線陶瓷習片載體LCCC。

  塑料封裝目前被廣泛應用于軍、民品生產上,具有良好的性價比。其封裝形式分為:小外形晶體管SOT;小外形集成電路SOIC;塑封有引線芯片載體PLCC;小外形J封裝;塑料扁平封裝PQFP。

  為了有效縮小PCB面積,在器件功能和性能相同的情況下首選引腳數20以下的SOIC,引腳數20-84之間的PLCC,引腳數大于84的PQFP。

  2。2.1無引線陶瓷芯片載體LCCCE7

  電極中心距有1.0mm和1.27mm兩種。矩形有18、22、28、32個電極數;方形有16、20、24、28、44、56、68、84、100、124、156個電極數。由于目前采用的基板多為FR-4,CTE失配的情況比較嚴重,應盡量避免選用。~=8sG}1vR#

  2。2.2小外形晶體終究SOT8S8HgsCgJN

  其常用的封裝形式為三引腳的SOT23、SOT89,四引腳的SOT143,一般用于二、三極管。

  SOT23是最常用的三引腳封裝,可容納的最大芯片尺寸為0。030英寸X0.030英寸,按斷面高低分為低位、中位、高位三種。為了得到較好的清洗效果,一般優選高位封裝。

  SOT89一般用于功率較大的器件,可容納的最大芯片尺寸為0.060英寸X0.060英寸。

  SOT143通常用于射頻(FR)晶體管的情況下,可容納的最大芯片尺寸為0.025英寸X0.025英寸。

  2.2.3小外形集成電路SOIC

  采用歐翼形封裝。對于引腳數不大于20的器件來說,采用此類封裝可節省更大的覆蓋面積。

  SOIC封裝主要有兩種不同的外殼寬度:150MIL和300MIL,主要有8、14、16、20、24、28個引腳數。

  在選取時應注意引腳的共面度最大為0.004英寸。

  2.2.4塑料扁平封裝PQFPM8zQ

  采用歐翼形封裝。主要應用于ASIC專用集成電路。管腳中心距分為1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.3mm幾種,引腳數有84-304條。

  管腳中心距越小、管腳數越多,引腳越易損傷,共面度不易保持在0.004英寸范圍內。選取時應盡量采用帶角緩沖墊封裝的器件(四角有四個比引腳長約2MIL的墊子),以便在安裝、返修、測試過程中保護引腳。

  2.2.5塑封有引線芯片載體PLCC和小外形J封裝

  均采用J形封裝。具有可塑性,能吸收焊點的應力從而避免焊點開裂,形成良好的焊點。

  引腳數大于40時采用PLCC,占用覆蓋面積小,不易變形、共面性好。

  PLCC按外形分矩形和方形兩種。矩形引線數有18、22、28、32條;方形引線數有16、20、24、28、44、52、68、84、100、124、156條。

  小外形J封裝是SOIC和PLCC的混合形式,結合了PLCC引線強度大、共面性好和SOIC空間存線率高的優點。主要用于高密度DRAM(1和4MB)

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