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PCB新聞 - 表面貼裝科技中表面貼裝元件的選擇

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表面貼裝科技中表面貼裝元件的選擇

2021-09-28
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Author:Kavie

一、概述

表面安裝部件的選擇和設計是整個產品設計的關鍵部分. 設計者在系統結構和詳細電路設計階段確定部件的電力效能和功能. 在 smt設計 階段, 應根據設備和工藝的具體條件和總體情況. 設計要求决定了表面貼裝組件的包裝形式和結構. 表面安裝焊點既是機械連接點,也是電力連接點. 合理的選擇將對提高 印刷電路板設計 密集, 生產率, 可測試性和可靠性.

印刷電路板

表面安裝組件在功能上與挿件組件沒有什麼不同,區別在於組件的包裝。 表面安裝的封裝必須能够承受焊接期間的高溫,其組件和基板必須具有匹配的熱膨脹係數。 在產品設計中必須充分考慮這些因素。

The main advantages of choosing a suitable package are: 1). 有效節省 印刷電路板 地區; 2). Provide better electrical performance; 3). Protect the internal components from humidity and other environmental influences; 4). Provide good communication links; 5). 有助於散熱,為傳輸和測試提供便利.

2、表面貼裝元件的選擇

表面貼裝組件分為兩類:主動和被動。 根據銷的形狀,可分為鷗翼型和“J”型。 以下介紹了該類別中組件的選擇。

1被動裝置

源器件主要包括單片陶瓷、鉭電容器和厚膜電阻器,形狀為矩形或圓柱形。 圓柱形無源元件稱為“MELF”。 回流焊時,它們容易滾動。 需要特殊襯墊設計,通常應避免。 矩形無源元件稱為“晶片”晶片元件。 它們體積小,重量輕,抗微生物衝擊和衝擊,寄生損耗低。 廣泛應用於各種電子產品中。 為了獲得良好的可焊性,必須選擇電鍍鎳阻擋層。

表面貼裝電阻電容器的封裝尺寸不同。 在選擇時,避免選擇太小的尺寸:<0.08英寸X 0.05英寸以减少放置的難度,並避免選擇太大的尺寸:>0英寸X 0.12英寸以避免使用環氧玻璃基板FR-4晶片組件,產生熱膨脹係數(CTE)不匹配需要在260°C的溫度下承受5-10S的焊接時間。

(1)片式電阻器

片式電阻器分為兩類:厚膜型和薄膜型。 額定功率為1/16、1/8、1/4瓦,電阻值為1歐姆到1兆歐姆。 有各種尺寸和規格。 根據外部尺寸,它分為0805(0.08英寸X 0.05英寸)、1206(0.12英寸X 0.06英寸)、1210(0.12英寸X 0.10英寸)等。通常,1/16、1/8和1/4瓦電阻對應於0805、1206和1210。 選擇時,應首選1/8瓦和1206外部尺寸。

(2)陶瓷電容器

陶瓷電容器有3種不同的介質類型:COG或NPO、X7R和Z5U。 它們的電容範圍不同。 COG或NPO用於在廣泛的溫度、電壓和頻率範圍內具有高穩定性的電路; X7R和Z5U介質電容器的溫度和電壓特性較差,主要用於旁路和去耦應用。

由於熱膨脹係數不匹配,陶瓷電容器在波峰焊接過程中容易開裂。 在焊接過程中,電極和終端接頭的熱膨脹係數較高,加熱速度比陶瓷快,這導致失配產生裂紋。 解決方案是在波峰焊之前預熱電路板,以减少熱衝擊。 Z5U陶瓷電容器比X7R電容器更容易破裂,囙此在選擇時應儘量使用X7R電容器。 與片式電阻器一樣,應根據其外部尺寸選擇1206個電容器。

(3)電阻網絡

表面貼裝電阻網絡採用“SO”封裝,引脚為歐翼形。 可以根據電路的需要選擇焊盤圖案的設計標準。

現時常用的外形尺寸標準如下:150MIL寬的外殼(SO)有8、14、16個引脚;

220MIL寬的外殼(SOMC)有14、16個引脚; 300MIL寬外殼(SOL)有14、16、20、24、28個引脚。

(4)鉭電容器

表面貼裝鉭電容器具有極高的體積效率和高可靠性。 現時,該組件缺乏標準化,通常使用字母標記。

選擇鉭電容器的主要原因是要注意兩端端子的結構。 它有兩種主要結構形式:一種是非壓膜式,一端焊接有短膜觸點; 另一種是塑膠薄膜型,引脚觸點向下滾動。 由於貼片的流動性,在抓取非壓膜電容器時會出現不準確的貼片問題,這種電容器的金屬端子接頭會使焊點變脆,在選擇時應盡可能使用塑膠薄膜鉭電容器。

2、有源器件

有兩種表面貼裝晶片載體:陶瓷和塑膠。

陶瓷晶片封裝的優點是:1)良好的氣密性和對內部結構的良好保護2)簡訊號路徑,顯著改善寄生參數、雜訊和延遲特性3)降低功耗。 缺點是,由於無鉛吸收了錫膏熔化時產生的應力,封裝和基板之間的熱膨脹係數不匹配會導致焊點在焊接過程中開裂。 現時,常用的陶瓷晶片載體是無鉛陶瓷常規晶片載體LCCC。

塑膠包裝現時廣泛應用於軍民產品的生產,具有良好的性價比。 其封裝形式分為:小輪廓電晶體SOT; 小型集成電路SOIC; 塑膠封裝引線晶片載體; 小輪廓J封裝; 塑膠平包裝PQFP。

為了有效减少印刷電路板面積,當設備功能和效能相同時,首選管脚數小於20的SOIC、管脚數在20-84之間的PLCC和管脚數大於84的PQFP。

2.2.1無鉛陶瓷晶片載體LCCC

電極中心距有兩種類型:1.0mm和1.27mm。 矩形有18、22、28、32個電極; 正方形有16、20、24、28、44、56、68、84、100、124、156個電極。 由於現時使用的大多數基板是FR-4,囙此熱膨脹係數不匹配更為嚴重,應盡可能避免。

2.2.2小輪廓晶體畢竟是SOT

常用的封裝形式為3引脚SOT23、SOT89和四引脚SOT143,通常用於二極體和3極管。

SOT23是一種常用的3針封裝。 可容納的大晶片尺寸為0.030英寸X 0.030英寸。 根據截面高度分為低、中、高3個位置。 為了獲得更好的清潔效果,通常首選高級包裝。

SOT89通常用於功率更高的設備,可容納的大晶片尺寸為0.060英寸X 0.060英寸。

SOT143通常用於射頻(FR)電晶體,可容納的大晶片尺寸為0.025英寸X 0.025英寸。

2.2.3小型集成電路SOIC

採用歐洲翼型包裝。 對於不超過20個引脚的設備,這種類型的封裝可以節省更多的覆蓋面積。

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個管脚編號。

選擇時,應注意引脚的共面度高達0.004英寸。

2.2.4塑膠扁平封裝PQFP

採用歐洲翼型包裝。 主要用於專用集成電路。 銷中心距分為1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.3mm,銷數為84-304。

銷中心距離越小,銷越多,銷越容易損壞,共面性不容易保持在0.004英寸以內。 在選擇時,您應該嘗試使用拐角緩衝墊包(有四個墊比管脚長約2MIL),以便在安裝、返工和測試期間保護管脚。

2.2.5塑膠封裝引線晶片載體PLCC和小輪廓J封裝

都是J形包裝。 具有可塑性,可以吸收焊點的應力,避免焊點開裂,形成良好的焊點。

當引脚數大於40時,使用PLCC,其佔據小的覆蓋區域,不易變形,並且具有良好的共面性。

PLCC根據其形狀分為矩形和方形。 矩形引線的數量為18、22、28和32; 方形引線的數量為16、20、24、28、44、52、68、84、100、124和156。

小輪廓J封裝是SOIC和PLCC的混合形式,結合了PLCC引線强度高、共面性好和SOIC空間線保持率高的優點。 主要用於高密度DRAM(1和4MB)。

歐翼封裝和J形封裝器件引脚分析比較

引脚的形狀决定了形成的焊點,這對產品的可靠性和生產率有重要影響。 現時使用的兩種主要形狀是:歐式翼形和J形,它們形成了焊點。