什么是SMD表面贴装器件.docx
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什么是SMD表面贴装器件
什么是SMD表面贴装器件?
不管你是从事还是不从事电子组装行业,相信你在很多地方都能看到SMD或者SMT这些字样。
几乎所有批量生产的电子产品都会使用到表面贴装技术,但是,并非所有的组件都可以用于PCB组装的表面贴装。
在SMT组装中大量使用到的是SMD。
这些行业专业术语有时候让人感到非常疑惑。
什么是SMT,什么是SMD,只有当我们了解了他们的定义后才能更深入的了解电子组装行业。
smd简介
SMD它是SurfaceMountedDevices的缩写,它是SMT(SurfaceMountTechnology)元器件中的一种。
SMD也可以叫SMC,即surfacemountcomponent.
SMD会采用多种封装形式,而且,其中大部分都已经采用了标准化生产,这也使得实现自动化PCB组装变得成为现实和变得更容易。
SMD和SMT的区别
SMT,即SurfaceMountTechnology,是新一代的PCB组装技术,还有一种PCB组装技术是throughholepcbassembly。
SMT是在现代电子组装行业中流行的一种电路板组装技术和工艺。
SMT生产设备包括:
锡膏印刷机、贴片机、回流焊炉、光学检查机、点胶机等。
表面组装技术对生产车间环境要求比较高,一般要求无尘车间、恒温恒湿、车间内工作人员要求着无尘服,防静电鞋和手套等。
SMT工艺可分为单面组装、双面组装等共五种工艺。
SMT的优势
SMT实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本,以及生产的自动化。
1、SMT组装密度高,电子产品可以设计的更小巧,重量更轻;电路板的体积也会变得更小;贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。
2、可靠性高、抗振能力强。
焊点缺陷率低。
3、高频特性好。
减少了电磁和射频干扰。
4、易于实现自动化,提高生产效率。
降低成本达30%~50%。
节省材料、能源、设备、人力、时间等。
5、采用SMT技术可以设计出更高端的产品,可以让电子产品应用到更多领域,比如CPU和智能手机;
6、SMT更适合大批量生产,因为SMT技术代替了人工插件作业,以自动化贴片机来放置电子零件,所以更适合大量生产出高品质的产品,品质更稳定。
SMD是适用于SMTPCBassembly的一种SurfaceMountedcomponents。
SMD主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件;比如CHIP、SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等。
SMD的特点
SMD的主要特点是其外形结构不同于传统的插装式产品,SMD的体积小,重量轻,无引线或引线短,可靠性高,耐振动冲击,抗干扰性好,易于实现半自动化和自动化的低成本、高密度组装,其焊点失效率达到百万分之十一下;大部分可编带包装,有利于提高生产装配效率,且能够从根本上解决元器件与整机间的共存可靠性问题。
利用SMD贴装可使电子线路的工作频率提高到3000MHz(通孔插装的为500MHz),而且能够有效地降低寄生参数,有利于提高设备的高频特性和工作速度;SMD产品的器件形状、尺寸精度和一致性高。
SMD采用的技术
(1)叠层工艺技术
以前连通方式主要有三种,即:
机械穿孔工艺(干法)、交迭印刷工艺(湿法)、内连接工艺(湿法),然而这三种工艺技术都有不足之处,都难以有效地制作尺寸更小、更精细的片式元件。
现在对机械穿孔连接工艺做了很大改进,采用激光穿孔、周密印刷、自动微孔注浆技术,使孔径缩减到50μm,位置精度±20μm。
印刷线宽、线距为50μm,位置精度±10μm。
利用这种先进工艺技术可以制作尺寸更小、更精细的片式元件和LTCC无源集成元件。
(2)超薄介质层与纳米粉料技术
现在的片式多层陶瓷电容器(MLCC)电容量已提高到100μf并己实用化。
之所以如此,是由于得到了超薄介质层与纳米粉料技术的强力支持。
其介质层既薄又均匀,表明了目前超薄介质层技术的发展水平。
为了使陶瓷介质层薄到1μm上下,陶瓷粉料的颗粒度必须为纳米级;为了将层数增加到几百层,从成本考虑,必须采用金属电极替代Ag/Pd。
这样开发抗还原纳米陶瓷粉料就成了关键问题。
目前,在这方面国内外已经有了飞跃发展。
(3)薄膜技术
前些年薄膜技术主要用来制造以微波集成为代表的薄膜电路。
成本相当高,产量规模也不大。
近些年,薄膜制造技术大有发展,除了传统的物理方法外,化学方法大显神手,将薄膜制造技术带入到低成本大规模的生产模式。
用这种工艺技术制造的片式元件具有体积小,高频特性优异,并易于集成的特点。
(4)半导体微电子技术
在上世纪末的二十年中,半导体微电子技术发生了惊人的飞跃,从微米进展到亚微米,进而深亚微米,而且生产率高、成本低、可靠性好,目前我国的生产水平已达0.18微米。
相比之下,无源元件制造技术的发展却没有这样幸运。
这几年无源元件开始借鉴、移植半导体微电子技术,这样的明智之举,立即取得了成效。
SMD的发展趋势
1)高性能化
在市场驱动下,封装尺寸缩小的同时,性能却在日益提高。
特别是在参数范围扩大、承受电流/功率的能力、无铅化、可靠性方面有显着提高。
(2)微小型/薄型化
人们曾经认为1005(1.0×0.5mm)是片式元件最小封装尺寸的极限,因为这样微小型的封装尺寸会给贴装工艺带来很多困难。
然而表面贴装技术的进步使(0.4×0.2×0.2mm)成了当前的主流封装尺寸。
同时片式元件的封装尺寸并没有止步于,还会继续向小型化方向发展,究竟多大才是SMD器件的封装尺寸,我们将拭目以待。
(3)阵列化/组件化
为了应用方便并减小占据的PCB面积,各种片式元件都己阵列化。
(4)集成化/LTCC
无源集成是当今的发展方向,低温共烧(LTCC)是最适合用的无源集成技术。
如:
射频模块、蓝牙模块等,获得了广泛应用,并且技术难度在不断加大。
LTCC技术有三大技术难点,即:
摸拟仿真设计、专用材料和高精度工艺设备,不过现在这些技术国内外的公司都已经克服。
(5)高频(射频/微波)化
现代电子向高频发展趋势强劲,而且大多是便携式,传统的微波器件满足不了要求,从而有力地促进了片式高频(射频/微波)元器件的蓬勃发展.
SMD元件的规格参数
零件的外部尺寸。
随着SMT技术的发展,业界已经形成了一系列方便操作的标准件,所有的零件供应商都按照这个标准制造。
SMD元件的标准尺寸如下,
COMMONPASSIVESMDPACKAGEDETAILS
SMDPACKAGETYPE
DIMENSIONS(MM)
DIMENSIONS(INCHES)
2920
7.4x5.1
0.29x0.20
2725
6.9x6.3
0.27x0.25
2512
6.3x3.2
0.25x0.125
2010
5.0x2.5
0.20x0.10
1825
4.5x6.4
0.18x0.25
1812
4.6x3.0
0.18x0.125
1806
4.5x1.6
0.18x0.06
1210
3.2x2.5
0.125x0.10
1206
3.0x1.5
0.12x0.06
1008
2.5x2.0
0.10x0.08
0805
2.0x1.3
0.08x0.05
0603
1.5x0.8
0.06x0.03
0402
1.0x0.5
0.04x0.02
0201
0.6x0.3
0.02x0.01
01005
0.4x0.2
0.016x0.008
SMD贴片元件的封装尺寸:
公制:
3216——2012——1608——1005——0603——0402
英制:
1206——0805——0603——0402——0201——01005
注意:
0603有公制,英制的区分
公制0603的英制是英制0201
英制0603的公制是公制1608
还要注意1005与01005的区分
1005也有公制,英制的区分
英制1005的公制是公制2512
公制1005的英制是英制0402
CC1005-0402:
用于贴片电容,公制为1005,英制为0402的封装
CC1310-0504:
用于贴片电容,公制为1310,英制为0504的封装
CC1608-0603:
用于贴片电容,公制为1608,英制为0603的封装
CR1608-0603:
用于贴片电阻,公制为1608,英制为0603的封装,与CC16-8-0603尺寸是一样的,只是方便识别。
MELF圆柱形元件:
二极管,电阻等
SOIC集成电路:
尺寸规格:
SOIC08,14,16,18,20,24,28,32
QFP密脚距集成电路PLCC集成电路:
PLCC20,28,32,44,52,68,84
BGA球栅列阵包装集成电路:
列阵间距规格:
1.27,1.00,0.80
CSP集成电路:
元件边长不超过里面芯片边长的1.2倍,列阵间距<0.50的microBGA
Chip片电阻,电容等:
尺寸规格:
0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010,等。
钽电容:
尺寸规格:
TANA,TANB,TANC,TANDSOT
晶体管:
SOT23,SOT143,SOT89等
SMD的种类
SMD种类繁多,每一种都以不同的形式封装,造就了庞大的贴片元件库。
1、连接件(Interconnect):
提供机械与电气连接/断开,由连接插头和插座组成,将电缆、支架、机箱或其它PCB与PCB板连接起来;可是与板的实际连接必须是通过表面贴装型接触。
2、a.有源电子元件(Active):
在模拟或数字电路中,可以自己控制电压和电流,以产生增益或开关作用,即对施加信号有反应,可以改变自己的基本特性。
b.无源电子元件(Inactive):
当施以电信号时不改变本身特性,即提供简单的、可重复的反应
3、异型电子元件(Odd-form):
其几何形状因素是奇特的,但不必是独特的。
因此必须用手工贴装,其外壳(与其基本功能成对比)形状是不标准的例如:
许多变压器、混合电路结构、风扇、机械开关块等。
SMD根据不同的分类标准,还可以分为片式晶体管和集成电路。
集成电路又包括SOP、SOJ、PLCC、LCCC、QFP、BGA、CSP、FC、MCM等
下面简单介绍一下我们经常用到的SMD元器件的种类。
注意:
括号中的字母代表它们在PCB上的标识。
∙Chipresistor(R),一般是贴片电阻器身上的三位数字表示其阻值。
它的第一位和第二位是有效数字,第三位表示10的倍数,如“103”表示“10KΩ”,“472”表示“4700Ω”,字母“R”表示小数点,例如,“R15”表示“0.15Ω”。
∙NetworkResistor(RA/RN),将几个参数相同的电阻封装在一起。
网络电阻一般应用于数字电路。
电阻识别方法与贴片电阻相同。
∙capacitor(C),使用最多的是MLCC(Multi-layerCeramicCapacitors),MLCC按材质分为COG(NPO)、X7R、Y5V,其中COG(NPO)最稳定。
钽电容和铝电容是我们使用的另外两种特殊电容,注意区分两者的极性。
Multilayerceramiccapacitor
Aluminumcapacitor
Tantalumcapacitor
COMMONSMDTANATALUMCAPACITORPACKAGEDETAILS
SMDPACKAGETYPE
DIMENSIONS(MM)
SizeA
3.2x1.6x1.6
SizeB
3.5x2.8x1.9
SizeC
6.0x3.2x2.2
SizeD
7.3x4.3x2.4
SizeE
7.3x4.3x4.1
∙diode(D),广泛应用的SMD元件。
一般在二极管体上,色环标示其负极的方向。
∙LED(LED),LED分为普通LED和高亮度LED,颜色有白、红、黄、蓝等。
LED极性的确定应根据具体的产品制造指南。
∙Triode(Q),典型的结构有NPN和PNP,包括Triode、BJT、FET、MOSFET等。
SMD元件中最常用的封装是SOT-23和SOT-223(更大)。
∙Inductance(L),电感值一般直接印在机身上。
∙transformer(T)
∙Crystaloscillator(X),主要用于各种电路中产生振荡频率。
∙Fuse
∙IC(U),即集成电路,是电子产品最重要的功能元件。
包比较复杂,后面会详细介绍。
TypesofSMDPackage
1、BGA(ballgridarray)
球形触点陈列,表面贴装型封装之一。
在印刷基板的背面按陈列方式制作出球形凸点用以代替引脚,在印刷基板的正面装配LSI芯片,然后用模压树脂或灌封方法进行密封。
也称为凸点陈列载体(PAC)。
引脚可超过200,是多引脚LSI用的一种封装。
封装本体也可做得比QFP(四侧引脚扁平封装)小。
例如,引脚中心距为1.5mm的360引脚BGA仅为31mm见方;而引脚中心距为0.5mm的304引脚QFP为40mm见方。
而且BGA不用担心QFP那样的引脚变形问题。
最初,BGA的引脚(凸点)中心距为1.5mm,引脚数为225。
现在也有一些LSI厂家正在开发500引脚的BGA。
BGA的问题是回流焊后的外观检查。
现在尚不清楚是否有效的外观检查方法。
有的认为,由于焊接的中心距较大,连接可以看作是稳定的,只能通过功能检查来处理。
2、BQFP(quadflatpackagewithbumper)
带缓冲垫的四侧引脚扁平封装。
QFP封装之一,在封装本体的四个角设置突起(缓冲垫)以防止在运送过程中引脚发生弯曲变形。
半导体厂家主要在微处理器和ASIC等电路中采用此封装。
引脚中心距0.635mm,引脚数从84到196左右(见QFP)。
3、碰焊PGA(buttjointpingridarray)
表面贴装型PGA的别称(见表面贴装型PGA)。
4、C-(ceramic)
表示陶瓷封装的记号。
例如,CDIP表示的是陶瓷DIP。
是在实际中经常使用的记号。
5、Cerdip
用玻璃密封的陶瓷双列直插式封装,用于ECLRAM,DSP(数字信号处理器)等电路。
带有玻璃窗口的Cerdip用于紫外线擦除型EPROM以及内部带有EPROM的微机电路等。
引脚中心距2.54mm,引脚数从8到42。
在日本,此封装表示为DIP-G(G即玻璃密封的意思)。
6、Cerquad
表面贴装型封装之一,即用下密封的陶瓷QFP,用于封装DSP等的逻辑LSI电路。
带有窗口的Cerquad用于封装EPROM电路。
散热性比塑料QFP好,在自然空冷条件下可容许1.5~2W的功率。
但封装成本比塑料QFP高3~5倍。
引脚中心距有1.27mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.4mm等多种规格。
引脚数从32到368。
7、CLCC(ceramicleadedchipcarrier)
带引脚的陶瓷芯片载体,表面贴装型封装之一,引脚从封装的四个侧面引出,呈丁字形。
带有窗口的用于封装紫外线擦除型EPROM以及带有EPROM的微机电路等。
此封装也称为QFJ、QFJ-G(见QFJ)。
8、COB(chiponboard)
板上芯片封装,是裸芯片贴装技术之一,半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现,并用树脂覆盖以确保可靠性。
虽然COB是最简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
9、DFP(dualflatpackage)
双侧引脚扁平封装。
是SOP的别称(见SOP)。
以前曾有此称法,现在已基本上不用。
10、DIC(dualin-lineceramicpackage)陶瓷DIP(含玻璃密封)的别称(见DIP)。
11、DIL(dualin-line)
DIP的别称(见DIP)。
欧洲半导体厂家多用此名称
12、DIP(dualin-linepackage)
双列直插式封装。
插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑料和陶瓷两种。
DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。
引脚中心距2.54mm,引脚数从6到64。
封装宽度通常为15.2mm。
有的把宽度为7.52mm和10.16mm的封装分别称为skinnyDIP和slimDIP(窄体型DIP)。
但多数情况下并不加区分,只简单地统称为DIP。
另外,用低熔点玻璃密封的陶瓷DIP也称为cerdip(见cerdip)。
13、DSO(dualsmallout-lint)
双侧引脚小外形封装。
SOP的别称(见SOP)。
部分半导体厂家采用此名称。
14、DICP(dualtapecarrierpackage)
双侧引脚带载封装。
TCP(带载封装)之一。
引脚制作在绝缘带上并从封装两侧引出。
由于利用的是TAB(自动带载焊接)技术,封装外形非常薄。
常用于液晶显示驱动LSI,但多数为定制品。
另外,0.5mm厚的存储器LSI簿形封装正处于开发阶段。
在日本,按照EIAJ(日本电子机械工业)会标准规定,将DICP命名为DTP。
15、DIP(dualtapecarrierpackage)
同上。
日本电子机械工业会标准对DTCP的命名(见DTCP)。
16、FP(flatpackage)
扁平封装。
表面贴装型封装之一。
QFP或SOP(见QFP和SOP)的别称。
部分半导体厂家采用此名称。
17、flip-chip
倒焊芯片。
裸芯片封装技术之一,在LSI芯片的电极区制作好金属凸点,然后把金属凸点与印刷基板上的电极区进行压焊连接。
封装的占有面积基本上与芯片尺寸相同。
是所有封装技术中体积最小、最薄的一种。
但如果基板的热膨胀系数与LSI芯片不同,就会在接合处产生反应,从而影响连接的可靠性。
因此必须用树脂来加固LSI芯片,并使用热膨胀系数基本相同的基板材料。
18、FQFP(finepitchquadflatpackage)
小引脚中心距QFP。
通常指引脚中心距小于0.65mm的QFP(见QFP)。
部分导导体厂家采用此名称。
19、CPAC(globetoppadarraycarrier)美国Motorola公司对BGA的别称(见BGA)。
20、CQFP(quadfiatpackagewithguardring)
带保护环的四侧引脚扁平封装。
塑料QFP之一,引脚用树脂保护环掩蔽,以防止弯曲变形。
在把LSI组装在印刷基板上之前,从保护环处切断引脚并使其成为海鸥翼状(L形状)。
这种封装在美国Motorola公司已批量生产。
引脚中心距0.5mm,引脚数最多为208左右。
21、H-(withheatsink)
表示带散热器的标记。
例如,HSOP表示带散热器的SOP。
22、pingridarray(surfacemounttype)
表面贴装型PGA。
通常PGA为插装型封装,引脚长约3.4mm。
表面贴装型PGA在封装的底面有陈列状的引脚,其长度从1.5mm到2.0mm。
贴装采用与印刷基板碰焊的方法,因而也称为碰焊PGA。
因为引脚中心距只有1.27mm,比插装型PGA小一半,所以封装本体可制作得不怎么大,而引脚数比插装型多(250~528),是大规模逻辑LSI用的封装。
封装的基材有多层陶瓷基板和玻璃环氧树脂印刷基数。
以多层陶瓷基材制作封装已经实用化。
23、JLCC(J-leadedchipcarrier)
J形引脚芯片载体。
指带窗口CLCC和带窗口的陶瓷QFJ的别称(见CLCC和QFJ)。
部分半导体厂家采用的名称。
24、LCC(Leadlesschipcarrier)
无引脚芯片载体。
指陶瓷基板的四个侧面只有电极接触而无引脚的表面贴装型封装。
是高速和高频IC用封装,也称为陶瓷QFN或QFN-C(见QFN)。
25、LGA(landgridarray)
触点陈列封装。
即在底面制作有阵列状态坦电极触点的封装。
装配时插入插座即可。
现已实用的有227触点(1.27mm中心距)和447触点(2.54mm中心距)的陶瓷LGA,应用于高速逻辑LSI电路。
LGA与QFP相比,能够以比较小的封装容纳更多的输入输出引脚。
另外,由于引线的阻抗小,对于高速LSI是很适用的。
但由于插座制作复杂,成本高,现在基本上不怎么使用。
预计今后对其需求会有所增加。
26、LOC(leadonchip)
芯片上引线封装。
LSI封装技术之一,引线框架的前端处于芯片上方的一种结构,芯片的中心附近制作有凸焊点,用引线缝合进行电气连接。
与原来把引线框架布置在芯片侧面附近的结构相比,在相同大小的封装中容纳的芯片达1mm左右宽度。
27、LQFP(lowprofilequadflatpackage)
薄型QFP。
指封装本体厚度为1.4mm的QFP,是日本电子机械工业会根据制定的新QFP外形规格所用的名称。
28、L-QUAD
陶瓷QFP之一。
封装基板用氮化铝,基导热率比氧化铝高7~8倍,具有较好的散热性。
封装的框架用氧化铝,芯片用灌封法密封,从而抑制了成本。
是为逻辑LSI开发的一种封装,在自然空冷条件下可容许W3的功率。
现已开发出了208引脚(0.5mm中心距)和160引脚(0.65mm中心距)的LSI逻辑用封装,并于1993年10月开始投入批量生产。
29、MCM(multi-chipmodule)
多芯片组件。
将多块半导体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装。
根据基板材料可分为MCM-L,MCM-C和MCM-D三大类。
MCM-L是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。
布线密度不怎么高,成本较低。
MCM-C是用厚膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件,与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似。
两者无明显差别。
布线密度高于MCM-L。
MCM-D是用薄膜技术形成多层布线,以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件。
布线密谋在三种组件中是最高的,但成本也高。
30、MFP(miniflatpackage)
小形扁平封装。
塑料SOP或SSOP的别称(见SOP和SSOP)。
部分半导体厂家采用的名称。
SMD的检验与存储
为确保所有潮湿敏感器件在储存及使用中受到有效的控制,避免以下两点:
①零件因潮湿而影响焊接质量。
②潮湿的零件在瞬时高温加热时造成塑体与引脚处发生裂缝,轻微裂缝引起壳体渗漏使芯片受潮慢慢失败,影响产品寿
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