ep 05 054-060 obudowy cz2, Elektronika-inne, Lutowanie SMD
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
NOTATNIK PRAKTYKA
Montaż elementów SMD,
część 2
Biorąc pod lupę współczesne,
seryjne urządzenie elektroniczne
stwierdzimy, że coraz trudniej
doszukać się w nim tradycyjnych
podzespołów przewlekanych.
Dominacji techniki montażu
powierzchniowego (SMT – Surface
Mount Technology) opiera
się jedynie część elementów
dużej mocy, a także nieliczne
podzespoły o znacznych
gabarytach (duże kondensatory
elektrolityczne) lub obciążające
płytkę mechanicznie (złącza,
przełączniki).
Fot. 9. Rezystor 0805
Rys. 8. Przekrój grubowarstwowe-
go rezystora SMD: [1] podłoże
ceramiczne (ceramika alundowa
Al2O3), [2] warstwa rezystywna,
[3] elektroda wewnętrzna (Ag), [4]
warstwa Ni (bariera zapobiegają-
ca rozpuszczaniu srebra podczas
lutowania), [5] pokrycie cynowo
– ołowiowe (stop SnPb), [6] szkliwo
ochronne
Pewnym ułatwieniem w czyta-
niu i porównywaniu dokumentacji
różnych producentów jest to, że
ich zdecydowana większość (przy-
najmniej w odniesieniu do układów
scalonych) stosuje w publikowa-
nych rysunkach identyczną symbo-
likę i zasady wymiarowania zgodne
z zasadami sformułowanymi przez
JEDEC. Z naszego punktu widzenia,
najważniejszymi parametrami po-
trzebnymi do identyfikacji obudowy,
a zarazem stosunkowo łatwymi do
zmierzenia są:
N
– liczba wyprowadzeń.
D1
– długość korpusu. W obudo-
wach dwurzędowych (SO) mie-
rzona w kierunku równoległym
do rzędów wyprowadzeń.
D
– całkowita długość obudowy,
łącznie z wyprowadzeniami.
W obudowach SO z uwagi na
tożsamość D=D1 podaje się
tylko jeden wymiar D. W obu-
dowach QFP wymiary te oczy-
wiście się różnią.
E1
– szerokość korpusu.
W przy-
padku SO mierzona w kierunku
prostopadłym do rzędów wy-
prowadzeń, czyli równoległym
do osi samych końcówek.
E
– całkowita szerokość obudowy
uwzględniająca również długość
wyprowadzeń.
e
– raster wyprowadzeń. Często
spotykany przy tej wartości
skrót „BSC” oznacza średni od-
stęp pomiędzy osiami nóżek.
A
– całkowita wysokość obudo-
wy, mierzona od płaszczyzny
posadowienia. Tworzą ją dwa
składniki:
A1
– odstęp dol-
nej płaszczyzny obudowy od
PCB oraz
A2
– grubość same-
go korpusu. Zwróćmy uwagę,
że wartość A1 (czyli podnie-
sienie układu „na łapach”) de-
cyduje w praktyce o możliwo-
Rys. 10. Przekrój wielowarstwowe-
go kondensatora ceramicznego
(MLCC): [1] dielektryk ceramiczny,
[2] metalizacja okładzin (Ag), [3]
elektroda wewnętrzna (Ag), [4]
warstwa niklu (Ni), [5] pokrycie cy-
nowo – ołowiowe (stop SnPb)
ści umieszczenia pod układem
przelotek (np. nitowanych lub
lutowanych) wystających ponad
płaszczyznę prototypowej płytki
drukowanej.
Niestety nawet zgodność rastra i
liczby końcówek zazwyczaj nie ozna-
cza wymienności obudów z różnych
serii. Spłaszczaniu korpusów towa-
rzyszy jednocześnie zmiana profilu i
skracanie wyprowadzeń (
fot. 7
). Dla-
tego w każdym przypadku konieczna
jest dokładna weryfikacja zgodności
wymiarów podzespołu z rysunkiem
pól lutowniczych.
Po tym teoretycznym wstępie
możemy przystąpić do przeglądu
Tab. 3. Obudowy SMD typu „chip” – najczęściej używane rozmiary
Ozn. EIA
(calowe)
[W]
0402 1005 0,040 0,020 1,0 0,5 0,0625
0603 1608 0,060 0,030 1,55 0,85 0,100
0805 2012 0,080 0,050 2,0 1,25 0,125
1206 3216 0,120 0,060 3,2 1,6 0,25
1210 3225 0,120 0,100 3,2 2,5 0,4
1812 4232 0,177 0,126 4,5 3,2 0,5
2010 5025 0,200 0,100 5,0 2,5 0,75
2512 6332 0,250 0,120 6,3 3,15 1,0
Fot. 7. Mimo zgodności zasadni-
czych wymiarów (D1, E1, e, N), na
pozór podobne obudowy mogą
istotnie różnić się profilem wypro-
wadzeń
54
Elektronika Praktyczna 5/2005
Ozn. JIS
(metryczne)
L[in] W[in] L[mm] W[mm]
Pmax@70°C
NOTATNIK PRAKTYKA
Elektronika Praktyczna 5/2005
55
NOTATNIK PRAKTYKA
Tab. 4. Rezystory SMD typu MELF
Symbol
(calowy)
F
D[in] L[mm]
F
D[mm]
0805MELF 0,08”
0,05”
2,0
1,27
1206MELF 0,12”
0,06”
3,0
1,5
1406MELF 0,14”
0,06”
3,56
1,5
2309MELF 0,23”
0,09”
5,84
2,29
1 mm
przyjęło się stosowanie miary calo-
wej, aczkolwiek w użyciu znajdują
się także równoważne oznaczenia
metryczne. Wyprowadzenia zajmują
bok oznaczony drugą z liczb (szero-
kość) – najczęściej będzie to mniej-
szy z dwóch wymiarów. Np. rezy-
stor 0805 ma długość 0,08” i sze-
rokość 0,05” (2,0 mm x 1,25 mm)
a wyprowadzenia znajdują się na
jego węższych bokach. W szcze-
gólnych wypadkach wyprowadzenia
mogą zajmować dłuższy bok obu-
dowy, a oznaczenie rozmiaru ulega
wówczas odwróceniu, np. 0612 za-
miast popularnego 1206. Taki układ
jest jednak stosowany dosyć rzadko
m.in. w kondensatorach ceramicz-
nych o obniżonej rezystancji szere-
gowej (
Low ESR
).
Warto zdać sobie sprawę z fak-
tu, że tabelka uwzględnia jedynie
wybrane rozmiary, pomijając m.in.
skrajnie miniaturowe 02016, 0201,
01005 oraz 0402 (metryczne). W
praktyce najmniejszym rozmiarem
z szeregu, poddającym się jeszcze
ręcznej manipulacji będzie 0603.
Jednak z uwagi na wygodę monta-
żu i łatwą osiągalność w ilościach
detalicznych sugeruję przyjęcie roz-
miaru 0805 jako podstawowego.
Fot. 11. Kondensatory ceramiczne
MLCC w obudowach 0805 i 1206
najczęściej stosowanych podzespo-
łów SMD, koncentrując się przede
wszystkim na obudowach nada-
jących się do ujarzmienia w wa-
runkach warsztatowych. Zaczniemy
od przedstawienia „drobnicy”, tzn.
elementów biernych, diod i tran-
zystorów. Przechodząc do układów
scalonych, zgodnie z przyjętymi
wcześniej założeniami, pominiemy
milczeniem (przynajmniej na ra-
zie) istnienie całej, bardzo licznej
klasy BGA, a także rosnącej ro-
dziny układów QFN. Zajmiemy się
zatem obudowami z wyprowadze-
niami typu „J” czyli SOJ i PLCC,
oraz znajdującymi się obecnie w
powszechnym użyciu obudowami z
wyprowadzeniami typu „gull–wing”
tzn. z rodzin SOIC/SOP oraz QFP.
Każdy z typów będzie zilustrowany
zdjęciem, uproszczonym rysunkiem
zawierającym podstawowe wymia-
ry niezbędne do identyfikacji oraz
krótkim komentarzem.
Fot. 13. Kondensator tantalowy
SMD. Barwny pasek oznacza elek-
trodę (+)
(
Metal Electrode Leadless Face Com-
ponent
). W tym przypadku stosuje
się odrębny, calowy szereg wymia-
rowy, pokrywający się częściowo z
obudowami typu „chip” (
tab. 4
).
Kondensatory tantalowe
Formę „cegiełkową” zbliżoną
do obudów „chip”, jednak o in-
nym kształcie elektrod i wykonaną
w osobnym szeregu wymiarowym
mają elektrolityczne kondensato-
ry tantalowe (
rys. 12
;
fot. 13
). Ich
podstawowe oznaczenie składa się
również z dwóch liczb, czyli łącz-
nie 4 cyfr, określających wymiary
poziome – jednak tym razem wyra-
żonych w dziesiątych częściach mi-
limetra (0,1 mm). Zamiennie stosuje
się również oznaczenia jednolitero-
we: „A”...„E”, „V” (
tab. 5
). Przypo-
mnijmy, że w przeciwieństwie do
kondensatorów aluminiowych, kre-
ska nadrukowana na obudowie kon-
densatora tantalowego oznacza elek-
trodę dodatnią (+).
Rezystory w obudowach MELF
Niektóre serie rezystorów, zwłasz-
cza precyzyjnych, są umieszczane
w cylindrycznych obudowach MELF
Obudowy typu „chip”
W tej postaci występuje więk-
szość elementów zaliczanych do
podstawowej „drobnicy” takich, jak
rezystory, kondensatory ceramiczne,
dławiki, ale także np. bezpieczni-
ki topikowe, diody LED, termisto-
ry NTC czy miniaturowe czujniki
Pt100. Mimo zasadniczych różnic
w technologii wykonania zawsze
mają tę samą formę prostopadło-
ścianu z metalizowanymi elektro-
dami na dwóch przeciwległych
bokach (
rys. 8
,
10
;
fot. 9
,
11
). Ich
oznaczenie składa się z pisanych
łącznie dwóch liczb określających
znormalizowane wymiary (dłu-
gość, szerokość), najczęściej wy-
rażone w setnych częściach cala
(0,01”=10 mils) (
tab. 3
). W przy-
padku obudów „chip” powszechnie
Rys. 12. Kondensator tantalowy
SMD – wymiary
ozn. EIA
(metryczne)
L[mm] W[mm] H[mm] L[in] W[in]
A 3216–18 3,20 1,60 1,60 0,126 0,063
B 3528–21 3,50 2,80 1,90 0,138 0,110
C 6032–28 6,00 3,20 2,60 0,236 0,126
D 7343–31 7,30 4,30 2,90 0,287 0,169
E 7343–43 7,30 4,30 4,10 0,287 0,169
V 7361–38 7,30 6,10 3,45 0,287 0,240
56
Elektronika Praktyczna 5/2005
L[in]
Tab. 5. Kondensatory tantalowe SMD
ozn.
literowe
NOTATNIK PRAKTYKA
Elektronika Praktyczna 5/2005
57
NOTATNIK PRAKTYKA
Tab. 6. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne SMD
średnica walca
F
D[mm] ±0,5
szerokość podstawy
W[mm]
długość podstawy łącznie
z wyprowadzeniami
L[mm]
3,0
3,3
3,5 – 4,5
4,0
4,3 – 4,5
5,0 – 5,5
5,0
5,3 – 5,5
6,0 – 6,5
6,3
6,6 – 6,8
7,3 – 7,8
8,0
8,3 – 8,6
9,0 – 9,5
10,0
10,3 – 10,6
11,0 – 12,0
12,5
12,8 – 13,1
13,5 –14,5
16,0
16,3 – 16,7
17,0 – 18,0
18,0
18,3 – 18,7
19,0 – 20,0
Rys. 19. Obudowa DO214
Rys. 14. Aluminiowy kondensator
elektrolityczny SMD – wymiary
Rys. 16. Obudowa miniMELF
(DO–213AC)
Aluminiowe kondensatory
elektrolityczne
Kondensatory aluminiowe mają
konstrukcję zbliżoną do swoich prze-
wlekanych odpowiedników. Walcowy,
aluminiowy kubek uzupełniono kwa-
dratową, plastikową podstawą z pła-
sko wyprofilowanymi wyprowadze-
niami. (
rys. 14
;
fot. 15
). Normalizacji
podlega jedynie średnica kubka (3;
4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 18 mm),
nej identyfikacji rozmiaru obudowy
najwygodniej jest używać kombina-
cji nominalnej średnicy i wysokości
kubka, np. „fi6.3x8”. Przy okazji
przypomnijmy, że biegunowość wy-
prowadzeń kondensatorów elektro-
litycznych może być oznaczona na
dwa sposoby: drukowanym paskiem
na wierzchu obudowy (elektroda
ujemna) oraz ścięciem narożników
podstawy (elektroda dodatnia).
Fot. 20. Dioda w obudowie
DO–214AA (SMB)
Diody
Listę otwierają diody w szklanych,
ceramicznych lub plastikowych obu-
dowach walcowych MELF (DO–213xx)
zbliżonych konstrukcyjnie do ana-
logicznych obudów przewlekanych
(
rys. 16
;
fot. 17
,
18
;
tab. 7
). W takiej
formie o kilku wariantach wymia-
rowych występują najczęściej diody
przełączające, Zenera i prostownicze
małej mocy (do 1 A) – zarówno ze
złączem p–n jak i Schottky’ego.
Diody prostownicze o większej
obciążalności (do 3 A) wymaga-
ją odpowiednio większych obudów
– zazwyczaj będzie to jedna z wersji
wymiarowych DO–214 (
rys. 19
,
21
;
fot. 20
,
22
;
tab. 8
). W obu rodzajach
stosuje się identyczne oznaczenie po-
laryzacji – kreska na obudowie sym-
bolizuje katodę.
+
Fot. 15. Aluminiowy kondensa-
tor elektrolityczny SMD. Pasek na
obudowie oznacza elektrodę (–)
a ścięcia narożników podstawy
– elektrodę (+)
Fot. 17. Dioda w obudowie MELF
(DO–213AB)
Fot. 18. Dioda w obudowie
miniMELF (DO–213AC)
natomiast wymiary podstawy – nieco
większe od średnicy walca – różnią
się w zależności od producenta. Na
szczęście różnice te są niewielkie,
co umożliwia stosowanie jednolitych
wzorów pól lutowniczych i zamien-
ne stosowanie na jednej płytce kon-
densatorów różnych firm. W
tab. 6
podałem orientacyjne wymiary mak-
symalne, wybrane z kilku katalogów.
Całkowity bałagan panuje za to w
firmowych oznaczeniach obudów.
Każdy producent używa własnego
systemu, a na domiar złego ozna-
czenia te potrafią być między sobą
sprzeczne. Dlatego też zamiast nazw
symbolicznych, w celu jednoznacz-
Tab. 7. Diody SMD w obudowach cylindrycznych
JEDEC IEC Philips
F
D
[mm]
L
[mm]
DO–213AA
SM–2
GL–34,
LL–34
1,60 – 1,70 3,30 – 3,70
LL–41
MELF 2,39 – 2,66 4,80 – 5,20
DO–213AC 100H01 SOD–80 DL–35 MiniMELF 1,30 – 1,50 3,30 – 3,60
100H03 SOD–87
SM–1
DL–41,
2,00 – 2,10 3,30 – 3,70
Tab. 8. Diody SMD w obudowach prostopadłościennych
JEDEC
W[mm] L[mm]
DO–214AA
SMB
3,60 4,30
DO–214AB
SMC
5,90 6,85
DO–214AC
SMA
2,60 4,30
DO–214BA
2,60 4,45
SC–76
SOD–323 1,15 – 1,45 1,60 – 1,90
SOD– 123 1,60 2,70
58
Elektronika Praktyczna 5/2005
DO–213AB
[ Pobierz całość w formacie PDF ]