Notizie PCB - Selezione di componenti per montaggio superficiale in SMT

I. Panoramica

La selezione e la progettazione dei componenti montati a superficie è una parte chiave del design complessivo del prodotto. Il progettista determina le prestazioni elettriche e la funzione dei componenti nella struttura del sistema e nella fase di progettazione dettagliata del circuito. Nella fase di progettazione smt, dovrebbe essere basato sulle condizioni specifiche e sulla situazione generale dell'attrezzatura e del processo. I requisiti di progettazione determinano la forma di imballaggio e la struttura dei componenti di montaggio superficiale. I giunti saldati montati a superficie sono sia punti di collegamento meccanici che punti di collegamento elettrici. Una scelta ragionevole avrà un impatto decisivo sul miglioramento della densità di progettazione del PCB, della produttività, della testabilità e dell'affidabilità.

I componenti per montaggio superficiale non sono diversi in funzione dai componenti plug-in e la differenza sta nella confezione dei componenti. Gli imballaggi montati a superficie devono resistere alle alte temperature del latte durante la saldatura e i loro componenti e substrati devono avere coefficienti di espansione termica corrispondenti. Questi fattori devono essere pienamente presi in considerazione nella progettazione del prodotto.

I principali vantaggi della scelta di un pacchetto adatto sono: 1). Risparmiare efficacemente l'area PCB; 2). migliorare le prestazioni elettriche; 3). Proteggere i componenti interni dall'umidità e da altre influenze ambientali; 4). fornire buoni collegamenti di comunicazione; 5). Aiutare la dissipazione del calore e fornire convenienza per la trasmissione e il test.

2. Selezione dei componenti di montaggio superficiale

I componenti di montaggio superficiale sono suddivisi in due categorie: attivo e passivo. Secondo la forma del perno, è diviso in tipo di ala di gabbiano e tipo "J". Di seguito viene descritta la selezione dei componenti di questa categoria.

1 Dispositivo passivo

I dispositivi di origine includono principalmente ceramica monolitica, condensatori al tantalio e resistenze a film spesso e la forma è rettangolare o cilindrica. I componenti passivi cilindrici sono chiamati "MELF". Sono inclini a rotolare durante la saldatura a riflusso. Il design speciale del pad è richiesto e dovrebbe essere generalmente evitato. I componenti passivi rettangolari sono chiamati componenti chip "CHIP". Sono di piccole dimensioni, di peso leggero, di resistenza agli urti e agli urti antimicrobici e di bassa perdita parassitaria. Essi sono ampiamente utilizzati in vari prodotti elettronici. Per ottenere una buona saldabilità, è necessario selezionare la galvanizzazione dello strato di barriera al nichel.

I condensatori di resistenza di montaggio superficiale sono confezionati in varie dimensioni. Quando si sceglie, evitare di scegliere dimensioni troppo piccole: <0,08 pollici X 0,05 pollici per ridurre la difficoltà di posizionamento ed evitare di scegliere dimensioni troppo grandi:> 0 pollici X 0,12 pollici per evitare di utilizzare substrato di vetro epossidico FR-4 Componenti chip che producono un coefficiente di espansione termica (CTE) disallineamento sono necessari per resistere a un tempo di saldatura di 5-10S ad una temperatura di 260Â ° C.

(1) Resistenza Chip

Le resistenze del chip sono divise in due categorie: tipo di pellicola spessa e tipo di pellicola sottile. La potenza nominale è 1/16, 1/8, 1/4 watt e il valore di resistenza è da 1 ohm a 1 megohm. Ci sono varie dimensioni e specifiche. Secondo le dimensioni esterne, è diviso in 0805 (0,08 pollici X 0,05 pollici), 1206 (0,12 pollici X 0,06 pollici), 1210 (0,12 pollici X 0,10 pollici), ecc Generalmente, 1/16, 1/8 e 1/4 resistenze corrispondono a 0805, 1206 e 1210. Quando si seleziona, 1/8 watt e 1206 dimensioni esterne dovrebbero essere la prima scelta.

(2) Condensatore ceramico

I condensatori ceramici hanno tre diversi tipi dielettrici: COG o NPO, X7R e Z5U. I loro intervalli di capacità sono diversi. COG o NPO è utilizzato per circuiti con alta stabilità in una vasta gamma di temperatura, tensione e frequenza; I condensatori dielettrici X7R e Z5U hanno scarse caratteristiche di temperatura e tensione e sono utilizzati principalmente nelle applicazioni di bypass e disaccoppiamento.

I condensatori ceramici sono soggetti a crepe durante la saldatura ad onda a causa di disallineamento CTE. Durante la saldatura, il CTE dell'elettrodo e del giunto terminale è alto e il riscaldamento è più veloce di quello della ceramica, il che causa la disallineazione per produrre crepe. La soluzione è preriscaldare il circuito prima della saldatura ad onda per ridurre lo shock termico. I condensatori ceramici Z5U sono più facili da rompere rispetto ai condensatori X7R, quindi i condensatori X7R dovrebbero essere utilizzati il più possibile quando si sceglie. Come le resistenze a chip, 1206 condensatori dovrebbero essere selezionati per le loro dimensioni esterne.

(3) Rete di resistenza

La rete del resistore di montaggio superficiale adotta il pacchetto "SO" ed i perni sono di forma Euro-ala. Lo standard di progettazione del modello pad può essere selezionato in base alle esigenze del circuito.

Gli attuali standard comuni di dimensione esterna sono i seguenti: 150MIL guscio largo (SO) ha 8, 14, 16 pin;

220MIL guscio largo (SOMC) ha 14, 16 pin; 300MIL guscio largo (SOL) ha 14, 16, 20, 24, 28 pin.

(4) Condensatore al tantalio

I condensatori al tantalio a montaggio superficiale hanno un'efficienza volumetrica estremamente elevata e un'elevata affidabilità. Attualmente, questo componente manca di standardizzazione e utilizza generalmente segni alfabetici.

Il motivo principale per la scelta dei condensatori al tantalio è prestare attenzione alla struttura dei terminali ad entrambe le estremità. Ha due forme strutturali principali: uno è tipo di film non pressante, un'estremità è saldata con contatti a corto film; l'altro è tipo di pellicola plastica, i contatti pin sono arrotolati verso il basso. A causa della mobilità della patch, il problema di patching impreciso si verifica quando si afferrano condensatori a film non pressanti e i giunti terminali metallici di questo tipo di condensatore renderanno i giunti di saldatura fragili e i condensatori al tantalio a film plastico dovrebbero essere utilizzati il più possibile durante la selezione.

2, dispositivo attivo

Esistono due tipi di portachip per montaggio superficiale: ceramica e plastica.

I vantaggi dell'imballaggio del chip ceramico sono: 1) Buona tenuta all'aria e buona protezione per la struttura interna 2) Breve percorso del segnale, significativamente migliorato parametri parassitari, rumore e caratteristiche di ritardo 3) Ridurre il consumo energetico. Lo svantaggio è che poiché il piombo assorbe lo stress generato quando la pasta di saldatura si scioglie, il disallineamento CTE tra il pacchetto e il substrato può causare la rottura dei giunti di saldatura durante la saldatura. Attualmente, il portawafer ceramico comunemente usato è il portawafer ceramico convenzionale senza piombo LCCC.

L'imballaggio di plastica è attualmente ampiamente utilizzato nella produzione di prodotti militari e civili ed ha una buona prestazione di costo. Le sue forme di imballaggio sono suddivise in: SOT transistor di piccolo profilo; SOIC a circuito integrato di piccole dimensioni; PLCC portachip con piombo in imballaggi di plastica; piccolo pacchetto J; imballaggio piatto di plastica PQFP.

Al fine di ridurre efficacemente l'area PCB, SOIC con un numero di pin inferiore a 20, PLCC con un numero di pin compreso tra 20-84 e un PQFP con un numero di pin superiore a 84 sono preferiti quando le funzioni e le prestazioni del dispositivo sono le stesse.

2.2.1 Portachip ceramico senza piombo LCCC

Ci sono due tipi di distanza del centro dell'elettrodo: 1.0mm e 1.27mm. Il rettangolo ha 18, 22, 28, 32 elettrodi; Il quadrato ha 16, 20, 24, 28, 44, 56, 68, 84, 100, 124, 156 elettrodi. Poiché la maggior parte dei substrati attualmente utilizzati sono FR-4, il disallineamento CTE è più grave e dovrebbe essere evitato il più possibile.

2.2.2 Il piccolo cristallo di contorno è SOT dopo tutto

Le forme di imballaggio comunemente utilizzate sono SOT23 a tre pin, SOT89 e SOT143 a quattro pin, che sono generalmente utilizzate per diodi e triodi.

SOT23 è un pacchetto a tre pin comunemente usato. La grande dimensione del chip che può essere ospitata è 0,030 pollici X 0,030 pollici. È diviso in posizioni basse, medie e alte secondo l'altezza della sezione. Per ottenere un migliore effetto di pulizia, è generalmente preferibile un imballaggio di alto livello.

SOT89 è generalmente utilizzato per dispositivi con maggiore potenza e la grande dimensione del chip che può essere ospitata è 0,060 pollici X 0,060 pollici.

SOT143 è solitamente utilizzato nel caso dei transistor a radiofrequenza (FR) e la grande dimensione del chip che può essere ospitata è 0,025 pollici X 0,025 pollici.

2.2.3 Piccolo circuito integrato SOIC

Uso di un pacchetto europeo a forma di ala. Per i dispositivi con non più di 20 pin, questo tipo di pacchetto può salvare più area di copertura.

Il pacchetto SOIC pricipalmente ha due larghezze differenti della shell: 150MIL e 300MIL, pricipalmente con i numeri 8, 14, 16, 20, 24, 28 pin.

Quando si seleziona, va notato che la coplanarità dei perni è grande fino a 0,004 pollici.

2.2.4 Pacchetto piatto di plastica PQFP

Uso di un pacchetto europeo a forma di ala. Pricipalmente utilizzato nei circuiti integrati specifici dell'applicazione ASIC. La distanza del centro del perno è divisa in 1.0mm, 0.8mm, 0.65mm, 0.5mm, 0.3mm e il numero di pin è 84-304.

Più piccola è la distanza del centro del perno e più perni, più facilmente i perni saranno danneggiati e la complanarità non sarà facilmente mantenuta entro 0,004 pollici. Quando si seleziona, si dovrebbe provare a utilizzare il pacchetto cuscino angolare pad (ci sono quattro pad circa 2 MIL più lunghi dei pin) al fine di proteggere i pin durante l'installazione, rilavorazione e test.

2.2.5 Il pacchetto di plastica ha condotto il vettore di chip PLCC e il piccolo pacchetto J di contorno

sono tutti in confezione a forma di J. Con plasticità, può assorbire lo stress dei giunti di saldatura per evitare crepe dei giunti di saldatura e formare un buon giunto di saldatura.

Il PLC è utilizzato quando il numero di pin è superiore a 40, che occupa una piccola area di copertura, non è facile da deformare e ha una buona complanarità.

PLCC è diviso in rettangolare e quadrato secondo la sua forma. Il numero di cavi rettangolari è 18, 22, 28 e 32; Il numero di cavi quadrati è 16, 20, 24, 28, 44, 52, 68, 84, 100, 124 e 156.

Il pacchetto J di piccolo profilo è una forma ibrida di SOIC e PLCC, che combina i vantaggi dell'alta resistenza al piombo del PLCC, della buona complanarità e dell'alto tasso di ritenzione del filo spaziale SOIC. Utilizzato principalmente per DRAM ad alta densità (1 e 4MB).

Tre, l'analisi e il confronto del perno del dispositivo del pacchetto a forma di J

La forma del perno determina i giunti di saldatura formati, che ha un'influenza importante sull'affidabilità e la produttività del prodotto. Le due forme principali attualmente utilizzate sono: Euro-ala e J-forma, che formano i giunti di saldatura.