بمناسبة مكونات جبل السطح. مكونات SMD
SMD ( سوجه مجرد دضابط) ، والتي تعني باللغة الإنجليزية "جهاز مثبت على السطح". في حالتنا ، السطح هو لوحة الدوائر المطبوعة.
يتم تثبيت لوحات الدوائر المطبوعة هنا مكونات SMD. لا يتم إدخال مكونات SMD في فتحات الألواح ، بل يتم لحامها على مسارات التلامس (أسميها بقع) ، والتي توجد مباشرة على السطح لوحة الدوائر المطبوعة. في الصورة أدناه ، وسادات التلامس بلون القصدير على لوحة الهاتف المحمول ، بعد إزالة جميع مكونات SMD.
في عصر الإلكترونيات المضطرب لدينا ، تتمثل المزايا الرئيسية للمنتج الإلكتروني في الأبعاد الصغيرة والموثوقية وسهولة التركيب والتفكيك (تفكيك المعدات) والاستهلاك المنخفض للطاقة وسهولة الاستخدام ( من الانجليزية- سهولة الاستعمال). كل هذه المزايا ليست ممكنة بأي حال من الأحوال بدون تقنية تثبيت السطح - تقنية SMT ( سوجه م ount تيتقنية) ، وبالطبع بدون مكونات SMD. لكن لماذا؟ دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه المسألة.
أهم مزايا مكونات SMD ، بالطبع ، أبعادها الصغيرة. توضح الصورة أدناه مقاومات بسيطة ومقاومات SMD.
نظرًا للأبعاد الصغيرة ، من الممكن وضع المزيد من مكونات SMD لكل وحدة مساحة أكثر من المكونات البسيطة. وبالتالي ، تزداد كثافة التركيب ، ونتيجة لذلك ، تقل أبعاد الجهاز الإلكتروني. ونظرًا لأن وزن مكون SMD أخف بعدة مرات من وزن نفس المكون البسيط ، فإن كتلة المعدات اللاسلكية ستكون أيضًا أخف بعدة مرات.
مكونات SMD أسهل في فكها ، لذلك نحتاج إلى محطة لحام مع مجفف شعر. كيفية لحام مكونات SMD ولحامها ، يمكنك أن تقرأ في المقالة كيفية لحام SMD بشكل صحيح. يكون لحامها أكثر صعوبة ؛ في الإنتاج ، يتم وضعها على لوحة دوائر مطبوعة بواسطة روبوتات خاصة. لا أحد يلحمها يدويًا في الإنتاج ، باستثناء هواة اللاسلكي ومصلحي معدات الراديو.
نظرًا لوجود تثبيت كثيف جدًا في المعدات التي تحتوي على مكونات SMD ، يجب أن يكون هناك المزيد من المسارات في اللوحة. لكن المسارات لا تتناسب مع سطح واحد ، لذلك تصنع لوحات الدوائر المطبوعة متعدد الطبقات.إذا كانت المعدات معقدة وكانت كثافة المكونات عالية جدًا ، فسيكون هناك المزيد من الطبقات في اللوحة. إنها مثل كعكة ذات طبقات. هذا يعني أن المسارات المطبوعة التي تربط مكونات SMD موجودة مباشرة داخل اللوحة ولا يمكن رؤيتها بأي شكل من الأشكال. مثال على اللوحات متعددة الطبقات - اللوحات الهواتف المحمولةولوحات الكمبيوتر أو الكمبيوتر المحمول (اللوحة الأم ، بطاقة الفيديو ، ذاكرة الوصول العشوائي). في الصورة أدناه ، اللوحة الزرقاء هي Iphone 3g ، واللوحة الخضراء هي اللوحة الأم للكمبيوتر.
يعرف جميع مصلحي الراديو أنه في حالة ارتفاع درجة حرارة اللوحة ، فسوف تنتفخ بفقاعة. في الوقت نفسه ، تمزقت اتصالات الطبقة البينية وتأتي اللوحة إلى الأحمق الكامل دون أي استرداد. لذلك ، فإن البطاقة الرابحة الرئيسية عند استبدال مكونات SMD هي درجة الحرارة الصحيحة.
في بعض اللوحات ، يتم استخدام جانبي لوحة الدوائر المطبوعة ، بينما تتضاعف كثافة التركيب ، كما تعلمون. هذه ميزة أخرى لتقنية SMT. أوه نعم ، يجدر أيضًا النظر في العامل القائل بأن المواد المستخدمة في إنتاج مكونات SMD تستغرق عدة مرات أقل ، وتكلفة الإنتاج الضخم بملايين القطع تكلف ، حرفيًا ، فلسًا واحدًا. باختصار ، بعض الإيجابيات :-). ولكن ، نظرًا لوجود إيجابيات ، يجب أن تكون هناك سلبيات ... لكنها تافهة للغاية ، ولا تهمنا حقًا. هذه معدات وتقنيات باهظة الثمن في إنتاج وتطوير مكونات SMD ، بالإضافة إلى دقة درجة حرارة اللحام.
ماذا تستخدم في تصميماتك؟ إذا لم تكن يداك ترتعشان ، وتريد أن تصنع ، على سبيل المثال ، خطأ راديو صغير ، فالخيار واضح. ولكن مع ذلك ، في تصميمات راديو الهواة ، لا تلعب الأبعاد دورًا كبيرًا بشكل خاص ، كما أن لحام عناصر الراديو الضخمة أسهل وأكثر ملاءمة. يستخدم بعض لحم الخنزير كلاهما مختلط ؛-).
لنلقِ نظرة على عناصر SMD الرئيسية المستخدمة في ملف التقنيات الحديثة. تبدو المقاومات والمكثفات والمحاثات منخفضة القيمة والصمامات والصمامات الثنائية والمكونات الأخرى مثل المستطيلات العادية.
على الألواح بدون دائرة ، من المستحيل تخمين ما إذا كانت مقاومة أم كوندر أم ماذا بحق الجحيم. على عناصر SMD الكبيرة ، لا يزالون يضعون رمزًا أو أرقامًا لتحديد خصائصهم ومعلماتهم. في الصورة أدناه ، تم تمييز هذه العناصر بمستطيل أحمر. بدون رسم تخطيطي لجهاز ، من المستحيل معرفة ماهية هذه العناصر.
يمكن أن تكون أحجام مكونات SMD مختلفة. ذلك يعتمد على مواصفات تلك المكونات. بشكل أساسي ، كلما زادت قيمة المكون ، زاد حجمه. فيما يلي وصف لأحجام المقاومات والمكثفات. هنا ، على سبيل المثال ، مكثف SMD أصفر مستطيل. يطلق عليهم أيضًا التنتالوم أو ببساطة التنتالوم:
وهذا ما تبدو عليه ترانزستورات SMD:
هناك أيضًا هذه الأنواع من ترانزستورات SMD:
تبدو المحاثات ، التي لها فئة كبيرة ، في إصدار SMD كما يلي:
وبالطبع ، كيف بدون الدوائر الدقيقة في عصر الإلكترونيات الدقيقة لدينا! هناك الكثير من أنواع حزم شرائح SMD ، لكنني أقسمها بشكل أساسي إلى مجموعتين:
1) Mikruhi ، حيث تكون الخيوط موازية للوحة الدائرة المطبوعة وتوجد على كلا الجانبين أو حول المحيط.
2) Mikruhi ، الذين استنتاجاتهم تحت mikrukha جدا.هذه فئة خاصة من الدوائر الدقيقة تسمى BGA (من اللغة الإنجليزية كرة الشبكة مجموعة- مجموعة من الكرات). استنتاجات هذه الدوائر الدقيقة هي كرات لحام بسيطة من نفس الحجم. في الصورة أدناه ، الجزئي نفسه وجانبه العكسي المكون من خيوط كروية. تعد الدوائر المصغرة BGA مناسبة للمصنعين من حيث أنها توفر مساحة كبيرة على لوحة الدوائر المطبوعة ، لأنه يمكن أن يكون هناك آلاف من هذه الكرات تحت نوع من الدوائر المصغرة BGA ، مما يبسط إلى حد كبير حياة الشركات المصنعة ، ولكنه لا يجعل الحياة أسهل بالنسبة للمصلحين في الكل :-).
يمكنك التحدث أكثر عن تكنولوجيا ومكونات SMD. في هذه المقالة ، قدمت نظرة عامة سطحية في الغالب على عالم مكونات SMD. كل يوم ، يتم تطوير مكروهي ومكونات جديدة. أصغر وأرق وأكثر موثوقية. يغضب بعض مهندسي الإلكترونيات المبتدئين قائلين: "ما الذي نتحدث عنه بحق الجحيم في المدرسة أو في الجامعة أو في أي مكان آخر عن نوع من الترانزستورات السوفيتية أو الثنائيات السوفييتية القديمة ، لماذا نحتاج إلى هذا ، لأن عصر الإلكترونيات الدقيقة الآن؟ ". ها هم مخطئون ... الصمام الثنائي ، إنه أيضًا صمام ثنائي في إفريقيا ، على الأقل SMD ، على الأقل السوفياتي ، الاختلاف في الأبعاد. لكنها ستعمل تمامًا مثل السوفييتية. فقط اعلم أن الإلكترونيات الدقيقة تأتي من كلمة "micros" ، والتي تعني "صغير" في اللاتينية ، لكن قوانين الإلكترونيات هي نفسها في كل مكان ، في عنصر راديو كبير ، في SMD صغير.
مراجع SMD
SMD - اختصار لـ اللغة الإنجليزية، من جهاز مثبت على السطح-جهاز مركب على سطح ، أي على لوحة دوائر مطبوعة ، أي على وسادات تلامس خاصة موجودة على سطحه. يمكن أن يؤدي استخدام مكونات SMD إلى تقليل حجم ووزن أي تصميم لاسلكي للهواة بشكل كبير.
يحتوي الكتاب المرجعي على معلومات حول رموز فك التشفير لأكثر من 34 ألف دائرة كهربائية وثنائيات وترانزستورات ، ويتم تقديم مخططات التبديل وتنفيذ نظام استرجاع معلومات مناسب
يحتوي دليل مفيد للغاية في مكتبة راديو لحم الخنزير ، مع بحث واضح للغاية ، على معلومات حول جميع مكونات الراديو النشطة تقريبًا - الدوائر الدقيقة والترانزستورات والثنائيات وغيرها ، بما في ذلك SMD.
نظرًا لأبعادها الصغيرة جدًا ، فإن العديد من هواة الراديو المبتدئين لديهم سؤال "كيف يمكن لحام SMD؟". في هذا المقال القصير ، حاولنا الإجابة على هذا السؤال بمثال عملي.
حول SMDولكن هناك أيضًا عيوب ، أولاً ، مكونات لحام SMD ، العملية مثيرة للاهتمام وتتطلب مهارات وخبرات أساسية. ثانيًا ، إذا فشل SMD المستخدم في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات ، والموجود داخل الأخير ، فلا يمكن تغييره ببساطة. وعند تفكيك واستبدال مكونات الراديو السطحية ، من الضروري التقيد الصارم بها نظام درجة الحرارةوإلا فلا يمكن تجنب الضرر الذي يلحق بالهيكل الداخلي.
خارجياً ، تبدو عناصر راديو SMD مثل مستطيلات صغيرة برمز أو تسمية رقمية. وفقط بواسطتهم يمكنك فهم ما هو: المقاوم ، المكثف ، الترانزستور أو الدائرة الدقيقة. يمكن أن يكون مكون SMD في الإلكترونيات الحديثة أي عنصر راديو. في SMDs الصغيرة جدًا ، قد لا يكون هناك تعيين رمز على الإطلاق ، وفي هذه الحالة فقط رسم تخطيطي أو دليل خدمة سيساعد في تحديد العنصر. يظهر شكل لوحة الدوائر المطبوعة بمكونات راديو SMD المختلفة في الشكل أدناه:
لقد تعرفنا بالفعل على مكونات الراديو الرئيسية: المقاومات ، والمكثفات ، والصمامات الثنائية ، والترانزستورات ، والدوائر الدقيقة ، وما إلى ذلك ، ودرسنا أيضًا كيفية تركيبها على لوحة دوائر مطبوعة. مرة أخرى ، لنتذكر المراحل الرئيسية لهذه العملية: يتم تمرير خيوط جميع المكونات في الفتحات المتوفرة في لوحة الدوائر المطبوعة. بعد ذلك ، يتم قطع الاستنتاجات ، ثم يتم إجراء اللحام على الجانب الخلفي من اللوحة (انظر الشكل 1).
هذه العملية المعروفة لنا بالفعل تسمى تحرير DIP. هذا التثبيت مناسب جدًا لهواة الراديو المبتدئين: المكونات كبيرة ، يمكنك لحامها حتى باستخدام مكواة لحام "سوفيتية" كبيرة بدون مساعدة من عدسة مكبرة أو مجهر. هذا هو السبب في أن جميع مجموعات Master Kits للحام الذاتي تتضمن تركيب DIP.
أرز. 1. DIP تصاعد
لكن تحرير DIP له عيوب كبيرة جدًا:
مكونات الراديو الكبيرة ليست مناسبة لإنشاء أجهزة إلكترونية مصغرة حديثة ؛
- المكونات الراديوية الناتجة أغلى ثمناً في التصنيع ؛
- يعد ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتركيب DIP أكثر تكلفة أيضًا بسبب الحاجة إلى حفر العديد من الثقوب ؛
- يصعب أتمتة تركيب DIP: في معظم الحالات ، حتى في مصانع الإلكترونيات الكبيرة ، يجب أن يتم تركيب ولحام أجزاء DIP يدويًا. إنه مكلف للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً.
لذلك ، لا يتم استخدام DIP-mounting عمليًا في إنتاج الإلكترونيات الحديثة ، وقد تم استبداله بما يسمى بعملية SMD ، والتي هي معيار اليوم. لذلك ، يجب أن يكون لدى أي هواة راديو فكرة عامة على الأقل عن ذلك.
تصاعد SMD
تتم ترجمة SMD (Surface Mounted Device) من الإنجليزية على أنها "مكون مثبت على السطح". يشار أيضًا إلى مكونات SMD أحيانًا باسم مكونات CHIP.
تسمى عملية تركيب ولحام مكونات الرقاقة بشكل صحيح عملية SMT (من "تقنية تركيب السطح" الإنجليزية - تقنية تثبيت السطح). ليس من الصحيح تمامًا قول "SMD-Assembly" ، ولكن في روسيا ، ترسخ هذا الإصدار من اسم العملية الفنية ، لذلك سنقول الشيء نفسه.
على التين. 2. يظهر قسم من لوحة تركيب SMD. نفس اللوحة ، المصنوعة من عناصر DIP ، سيكون لها أبعاد أكبر عدة مرات.
الصورة 2. تصاعد SMD
يتميز تركيب SMD بمزايا لا يمكن إنكارها:
مكونات الراديو رخيصة التصنيع ويمكن أن تكون مصغرة بشكل تعسفي ؛
- لوحات الدوائر المطبوعة أرخص أيضًا بسبب عدم وجود عمليات حفر متعددة ؛
- من السهل أتمتة التثبيت: يتم إجراء التثبيت ولحام المكونات بواسطة روبوتات خاصة. لا توجد أيضًا عملية تكنولوجية مثل قص الخيوط.
مقاومات SMD
من المنطقي أن يبدأ التعرف على مكونات الرقاقة بالمقاومات ، كما هو الحال مع أبسط المكونات الراديوية وأضخمها.
مقاوم SMD مخصص الخصائص الفيزيائيةعلى غرار خيار الإخراج "المعتاد" الذي درسناه بالفعل. جميع المعلمات الفيزيائية (المقاومة ، الدقة ، القوة) هي نفسها تمامًا ، فقط الحالة مختلفة. تنطبق نفس القاعدة على جميع مكونات SMD الأخرى.
أرز. 3. مقاومات رقاقة
مقاسات مقاومات SMD
نحن نعلم بالفعل أن مقاومات الإخراج لها شبكة معينة من الأحجام القياسية ، اعتمادًا على قوتها: 0.125 واط ، 0.25 واط ، 0.5 واط ، 1 واط ، إلخ.
تحتوي مقاومات الرقاقة أيضًا على شبكة ذات حجم قياسي ، فقط في هذه الحالة يُشار إلى الحجم برمز مكون من أربعة أرقام: 0402 ، 0603 ، 0805 ، 1206 ، إلخ.
الأحجام الرئيسية للمقاومات و تحديدهو مبين في الشكل 4.
أرز. 4 الأحجام والمعلمات الرئيسية لمقاومات الرقاقة
بمناسبة مقاومات SMD
يتم تمييز المقاومات برمز على العلبة.
إذا كان هناك ثلاثة أو أربعة أرقام في الكود ، فإن الرقم الأخير يعني عدد الأصفار ، في الشكل. 5. المقاوم برمز "223" له المقاومة التالية: 22 (وثلاثة أصفار على اليمين) أوم = 22000 أوم = 22 كيلو أوم. المقاومة برمز "8202" لها مقاومة: 820 (وصفرين على اليمين) أوم = 82000 أوم = 82 كيلو أوم.
في بعض الحالات ، تكون العلامة أبجدية رقمية. على سبيل المثال ، المقاوم المشفر 4R7 له مقاومة 4.7 أوم ، والمقاوم المشفر 0R22 له مقاومة 0.22 أوم (هنا ، الحرف R هو الحرف الفاصل).
هناك أيضًا مقاومات ذات مقاومة صفرية ، أو مقاومات العبور. غالبًا ما يتم استخدامها كصمامات.
بالطبع ، لا يمكنك تذكر نظام تعيين الكود ، ولكن يمكنك ببساطة قياس مقاومة المقاوم بمقياس متعدد.
أرز. 5 بمناسبة المقاومات رقاقة
مكثفات سيراميك SMD
خارجيًا ، تشبه مكثفات SMD المقاومات (انظر الشكل 6.). هناك مشكلة واحدة فقط: ليس لديهم رمز سعة ، وبالتالي فإن الطريقة الوحيدة لتحديده هي قياسه بمقياس متعدد له وضع قياس السعة.
مكثفات SMD متوفرة أيضًا بأحجام قياسية ، تشبه عادةً أحجام المقاوم (انظر أعلاه).
أرز. 6. المكثفات الخزفية SMD
مكثفات الرسائل القصيرة كهربائيا
الشكل 7. مكثفات الرسائل القصيرة كهربائيا
تشبه هذه المكثفات نظيراتها في الخرج ، وعادة ما تكون العلامات عليها واضحة: السعة و جهد التشغيل. هناك شريط على "قبعة" المكثف يشير إلى طرفه السالب.
الترانزستورات SMD
الشكل 8. الترانزستور SMD
الترانزستورات صغيرة ، لذلك من المستحيل كتابة الاسم الكامل عليها. محدود وسم الرمز، ولا يوجد معيار دولي للتعيينات. على سبيل المثال ، قد يشير الرمز 1E إلى نوع الترانزستور BC847A ، أو ربما يشير إلى نوع آخر. لكن هذا الظرف لا يزعج مطلقًا المصنعين أو المستهلكين العاديين للإلكترونيات. يمكن أن تنشأ الصعوبات فقط أثناء الإصلاحات. قد يكون تحديد نوع الترانزستور المثبت على لوحة دوائر مطبوعة بدون وثائق الشركة المصنعة لهذه اللوحة أمرًا صعبًا في بعض الأحيان.
الثنائيات SMD و SMD LEDs
تظهر صور بعض الثنائيات في الشكل أدناه:
الشكل 9. الثنائيات SMD و SMD LEDs
على جسم الصمام الثنائي ، يجب الإشارة إلى القطبية في شكل شريط أقرب إلى أحد الحواف. عادةً ما يتم تمييز إخراج الكاثود بشريط.
يحتوي SMD LED أيضًا على قطبية ، والتي يشار إليها إما بنقطة بالقرب من أحد المسامير ، أو بطريقة أخرى (للحصول على التفاصيل ، راجع وثائق الشركة المصنعة للمكون).
من الصعب تحديد نوع الصمام الثنائي SMD أو LED ، كما في حالة الترانزستور: يتم ختم رمز غير إعلامي على علبة الصمام الثنائي ، وغالبًا لا توجد علامات على علبة LED على الإطلاق ، باستثناء علامة القطبية . لا يهتم مطورو ومصنعي الإلكترونيات الحديثة إلا قليلاً بقابليتها للصيانة. من المفهوم أن إصلاح لوحة الدوائر المطبوعة سيكون مهندس خدمة لديه وثائق كاملة لمنتج معين. توضح هذه الوثائق بوضوح مكان تثبيت مكون معين على لوحة الدوائر المطبوعة.
تركيب ولحام مكونات SMD
تم تحسين تجميع SMD بشكل أساسي للتجميع التلقائي بواسطة روبوتات صناعية خاصة. ولكن يمكن أيضًا تصميم تصميمات هواة راديو الهواة على مكونات الرقاقة: مع الدقة والعناية الكافيين ، يمكنك لحام أجزاء بحجم حبة الأرز باستخدام حديد اللحام الأكثر شيوعًا ، ما عليك سوى معرفة بعض التفاصيل الدقيقة.
لكن هذا موضوع لدرس كبير منفصل ، لذلك ستتم مناقشة المزيد من التفاصيل حول التحرير التلقائي واليدوي SMD بشكل منفصل.