Определение
SMD-компоненты – это электронные компоненты, которые крепятся непосредственно на поверхность печатной платы (ПП). Они имеют разные формы и материалы корпусов, но объединяет их один общий момент: их выводы устанавливаются на контактные площадки токопроводящих дорожек прямо на поверхности ПП.
К слову, SMD-компоненты на плате устанавливаются SMT-монтажом, от английского Surface Mount Technology («технология поверхностного монтажа»), тогда как другое название выводного – DIP. Иногда также можно встретить термин «SMD-монтаж», что несколько неправильно, но уже достаточно привычно.
Виды
Все виды SMD-компонентов делятся на две основные группы: пассивные и активные, а каждая группа дополнительно – на подвиды.
Пассивные
Резисторы:
- Чип-резисторы. Используются для рассеивания энергии, преобразования тока в напряжение и наоборот. Состоят из изоляционного основания и тонкой пленки электрорезистивного слоя. Выпускаются в большом разнообразии типоразмеров.
Конденсаторы:
- Керамические конденсаторы (MLCC). Применяются для накопления и сохранения заряда, фильтрации, сглаживания пульсаций. Состоят из многослойной структуры керамического диэлектрика и металлических пленочных электродов.
Катушки индуктивности:
- Многослойные чип-индуктивности. Используются для предотвращение прохождения переменного тока, фильтрации и преобразования напряжения в электрической цепи.
Диоды:
- Выпрямительные диоды. Преобразуют переменный ток (AC) в постоянный ток (DC).
- Импульсные диоды. Применяются для фильтрации сигналов.
- Стабилитроны. Регулировка напряжения, обеспечивая стабильное выходное напряжение, несмотря на колебания входного напряжения, защита цепи от перегрузки.
- Диоды Шоттки. Используются в высокочастотных цепях.
- Фотодиоды и светодиоды. Применяются в фотоэлектрических и осветительных устройствах.
Активные
Транзисторы:
- Биполярные транзисторы. Управляют основным током электрической цепи с помощью небольшого входного сигнала.
- Полевые транзисторы. Применяются для генерации, усиления и преобразования сигналов.
Интегральные схемы (микросхемы):
- Микрочипы. Сложная электрическая схема, состоящая из множества компонентов, размещенных на монолитной кристаллической полупроводниковой подложке.
Типы микросхем
Особняком стоит деление микросхем на типы. Оно осуществляется по корпусам и выводам. Причем один тип выводов может использоваться в разных корпусах.
Всего существует 4 основных типа выводов:
- Gull-Wing – оно же крыло чайки. Отличается тонкими и хрупкими выводами. Количество выводов – от 40 до 80 на дюйм. Ими оснащаются компоненты с корпусами семейства SOIC, включающего 10 отдельных типов корпусов, TSOP или QFP.
- J-leads – имеют более крупные и, соответственно, прочные выводы. Из-за увеличенных размеров их количество на дюйм меньше – от 20. Используются в корпусах типа PLCC или
- Flat Leads – оснащены плоскими тонкими выводами, которые обрезают и изгибают перед монтажом на плату.
- Шариковые выводы – располагаются под корпусом и представляют собой полную или неполную матрицу. Используются в корпусах типа BGA или
Кроме того, существует еще одна группа – Flat Pack – у нее плоский корпус и длинные выводы с двух сторон (обычно суммарно от 10 до 28). Это – один из первых типов компонентов для поверхностного монтажа и сейчас он считается морально устаревшим.
Преимущества SMD-компонентов
Независимо от типов SMD-компонентов, размеров их корпусов и числа и типов выводов, преимущества в сравнении с выводными компонентами у них общие:
- Меньше размеры и вес – можно проектировать и выпускать более компактные и легкие устройства.
- Выше плотность монтажа – позволяет реализовать более сложные схемы на меньшей площади ПП.
- Лучше электрические характеристики – отсутствие отверстий в ПП и короткие выводы самих компонентов уменьшают паразитные наводки и повышают стабильность работы, особенно на высоких частотах.
- Автоматизированный монтаж – за счет установки на поверхности печатной платы SMD-компоненты позволяют использовать установки для автоматического размещения, которые обладают высокой производительностью и точностью установки.
- Отказ от ручного труда – выше производительность, меньше вероятность ошибки в результате человеческого фактора.
- Меньше затраты на производство – переход на автоматизацию существенно сокращает затраты на масштабных промышленных производствах.
- Повышенная надежность и стойкость к вибрациям – в сравнении с выводными компонентами за счет прямого крепления к ПП, SMD компоненты обладают более высокой устойчивостью к механическим воздействиям.
Другие особенности
- Сложнее проектирование ПП – для разработки печатной платы под поверхностный монтаж нужны специальные навыки проектирования и оборудование. Особенно если речь идет о двухстороннем монтаже и многослойных платах, а также о промышленном автоматизированном производстве.
- Сложнее замена и ремонт устройств – требуется высокоточное оборудование и более высокий профессионализм сотрудников.
- Некоторые проблемы с отводом тепла – некоторые компоненты могут испытывать проблемы с перегревом, поэтому требуют установки дополнительных систем охлаждения.
В заключение
SMD-компоненты печатных плат – неотъемлемая часть современной электроники. Они фактически пришли на смену морально устаревшему DIP-монтажу, предложив целую серию преимуществ и сделав возможным настоящий скачок в дальнейшей миниатюризации электроники. А еще настолько развились, что теперь доступны в огромном количестве типов и размеров. Но к этому вопросу мы вернемся уже в рамках отдельного материала.
