Pakovanja elektronskih komponenti

Pakovanja elektronskih komponenti

Da bi mogli da planiramo, opravljamo i tražimo ekvivalent neke elektronske komponente moramo da znamo u kojim sve pakovanjima dolaze elektronske komponente, u ovom postu ćemo probati da to objasnimo.

Pakovanja SMD elektronskih komponenti

Štampana ploča sa različitim SMT pakovanjima kao i konektorima za montiranje kroz rupe

Uređaji za površinsku montažu, SMD ili SMT komponente dolaze u različitim pakovanjima. Kako skoro sva masovna elektronika koristi tehnologiju površinske montaže: komponente za površinsku montažu su od velike važnosti. 

Većina od njih je standardizovana kako bi proizvodnja sklopova PCB-a pomoću automatizovane opreme bila mnogo lakša. 

Neke od komponenti koje se najčešće koriste su otpornici za površinsku montažu i kondenzatori za površinsku montažu. Ovi SMD otpornici i kondenzatori dolaze u malim pravougaonim paketima, od kojih su neki apsolutno sitni. 

Pored toga, postoji niz različitih SMT paketa za integrisana kola u zavisnosti od zahtevanog nivoa međusobne povezanosti, tehnologije koja se koristi i niza drugih faktora. 

Dostupan je i niz drugih komponenti, od kojih su neke u standardnim pakovanjima, ali drugima su zbog same prirode potrebna specijalizovana pakovanja sa nestandardnim obrisima.

Zahtevi za rukovanje PCB komponentama

Kada su razvijeni paketi za površinsku montažu, jedno od razmatranja koje je dato bilo je rukovanje komponentama. Pošto je ceo cilj tehnologije površinske montaže bio da olakša automatizovanu montažu PCB-a, paketi su morali biti dizajnirani tako da se njima može lako manipulisati na mašinama za biranje i postavljanje. 

Stilovi SMT paketa su razvijeni da obezbede lako rukovanje tokom faza isporuke i zaliha u lancu snabdevanja, a zatim i mašinama za montažu štampanih ploča. 

Osiguravanje lakog rukovanja komponentama u svim fazama, osigurava smanjenje troškova proizvodnje, a kvalitet sklopljenih PCB-a i finalne opreme je što je moguće veći. 

Često se najsitnije komponente drže labavo u rezervoaru i one se ubacuju niz cev i izvlače po potrebi. 

Veće komponente za površinsku montažu kao što su otpornici i kondenzatori, kao i mnoge diode i tranzistori za površinsku montažu mogu se držati u traci na kolutu. Kolut se sastoji od trake unutar koje se drže komponente, a druga traka je labavo zalepljena na poleđini. Kako mašina koristi komponente, tako se traka za zadržavanje povlači i otkriva sledeću komponentu koja će se koristiti. 

Druge komponente kao što su dvolinijski IC-ovi za površinsku montažu mogu se držati u cevi iz koje se mogu ukloniti po potrebi, a zatim pod gravitacijom sledeća klizi nadole. Veoma veliki IC-ovi, možda četvorostruki ravni paketi, KFP-ovi i plastični olovni nosači čipova, PLCC-ovi mogu se držati u takozvanom vaffle paketu koji se postavlja na mašinu za biranje i postavljanje. Komponente se sukcesivno uklanjaju po potrebi.

Standardi JEDEC SMT paketa

Industrijski standardi se koriste da obezbede veliki stepen usaglašenosti u celoj industriji. Shodno tome, veličine većine SMT komponenti su u skladu sa industrijskim standardima kao što su JEDEC specifikacije. 

JEDEC Solid State Technologi Association je nezavisna organizacija za trgovinu poluprovodnicima i telo za standardizaciju. Organizacija ima preko 300 kompanija članica, od kojih su mnoge neke od najvećih kompanija u oblasti elektronike. Slova JEDEC označavaju Joint Electron Device Engineering Council, i kao što ime govori, upravlja i razvija mnoge standarde povezane sa poluprovodničkim uređajima svih tipova. Jedan aspekt ovoga su paketi komponenti tehnologije za površinsku montažu. 

Očigledno je da se različiti SMT paketi koriste za različite tipove komponenti, ali činjenica da postoje standardi omogućava da se aktivnosti poput dizajna štampanih ploča pojednostave jer se mogu pripremiti i koristiti standardne veličine i obrisi pločica. 

Pored toga, upotreba paketa standardne veličine pojednostavljuje proizvodnju jer mašine za biranje i postavljanje mogu da koriste standardnu dopunu za SMT komponente, značajno pojednostavljujući proces proizvodnje i štedeći troškove. 

Različiti SMT paketi se mogu kategorisati prema tipu komponente, a za svaki postoje standardni paketi.

SMD Package Type	Dimensions (mm)	Dimensions (inches)
2920	7.4 x 5.1	0.29 x 0.20
2512	6.3 x 3.2	0.25 x 0.125
2010	5.0 x 2.5	0.20 x 0.10
1825	4.5 x 6.4	0.18 x 0.25
1812	4.6 x 3.0	0.18 x 0.125
1806	4.5 x 1.6	0.18 x 0.06
1210	3.2 x 2.5	0.125 x 0.10
1206	3.0 x 1.5	0.12 x 0.06
0805	2.0 x 1.3	0.08 x 0.05
0603	1.5 x 0.8	0.06 x 0.03
0402	1.0 x 0.5	0.04 x 0.02
0201	0.6 x 0.3	0.02 x 0.01
01005	0.4 x 0.2	0.016 x 0.008

Pasivne pravougaone komponente

Pasivni uređaji za površinsku montažu se uglavnom sastoje od SMD otpornika i SMD kondenzatora. Postoji nekoliko različitih standardnih veličina koje su smanjene jer je tehnologija omogućila proizvodnju i upotrebu manjih komponenti. 

Videće se da su nazivi veličina uređaja izvedeni iz njihovih merenja u inčima. Od ovih veličina, veličine 1812 i 1206 se sada koriste samo za specijalizovane komponente ili one koje zahtevaju veće nivoe snage za rasipanje. 0603 i 0402 SMT veličine su najčešće korišćene, iako se minijaturizacija kreće napred, 0201 i manji SMD otpornici i kondenzatori se sve više koriste. 

Kada koristite otpornike za površinsku montažu, mora se voditi računa da se osigura da nivoi disipacije snage ne budu prekoračeni jer su maksimalne brojke mnogo manje nego za većinu žičanih otpornika.

MULTILAYER CERAMIC SMD CAPACITORS DIMENSIONS
SIZE DESIGNATION	MEASUREMENTS (MM)	MEASUREMENTS (INCHES)
1812	4.6 x 3.0	0.18 x 0.12
1206	3.0 x 1.5	0.12 x 0.06
0805	2.0 x 1.3	0.08 x 0.05
0603	1.5 x 0.8	0.06 x 0.03
0402	1.0 x 0.5	0.04 x 0.02
0201	0.6 x 0.3	0.02 x 0.01

SMD keramički kondezatori

Višeslojni keramički SMD kondenzatori

Višeslojni keramički SMD kondenzatori čine većinu SMD kondenzatora koji se koriste i proizvode. Obično se nalaze u istoj vrsti paketa koji se koriste za otpornike.

ELECTROLYTIC SMD CAPACITOR CODES
LETTER CODE	VOLTAGE
e	2.5
G	4
J	6.3
A	10
C	16
D	20
E	25
V	35
H	50

SMD elektrolitski kondenzatori

Elektrolitički kondenzatori se sada sve više koriste u SMD dizajnu. Njihov veoma visok nivo kapacitivnosti u kombinaciji sa niskom cenom čini ih posebno korisnim u mnogim oblastima. Često su SMD elektrolitski kondenzatori označeni vrednošću i radnim naponom. Koriste se dve osnovne metode. 

Jedan je uključiti njihovu vrednost u mikrofaradima, µF, a drugi je korišćenje koda. Koristeći prvi metod, oznaka od 33 6V bi označavala kondenzator od 33 µF sa radnim naponom od 6 volti. Alternativni sistem kodova koristi slovo praćeno sa tri cifre. Slovo označava radni napon kao što je definisano u tabeli iznad, a tri brojke označavaju kapacitivnost u piko-faradima. 

Kao i kod mnogih drugih sistema obeležavanja, prve dve cifre daju vodeće cifre, a treća, množilac. U ovom slučaju oznaka G106 bi označavala radni napon od 4 volta i kapacitet od 10 puta 10^6 piko-farada. Ovo je 10µF.

SMD tantal kondenzatori

TANTALUM SMD CAPACITORS DIMENSIONS
SIZE DESIGNATION	MEASUREMENTS (MM)	EIA DESIGNATION
Size A	3.2 x 1.6 x 1.6	EIA 3216-18
Size B	3.5 x 2.8 x 1.9	EIA 3528-21
Size C	6.0 x 3.2 x 2.2	EIA 6032-28
Size D	7.3 x 4.3 x 2.4	EIA 7343-31
Size E	7.3 x 4.3 x 4.1	EIA 7343-43

SMD tantalski kondenzatori

Tantal SMD kondenzatori se široko koriste da obezbede nivoe kapacitivnosti koji su veći od onih koji se mogu postići upotrebom keramičkih kondenzatora. Kao rezultat različite konstrukcije i zahteva za SMD tantalske kondenzatore, postoje različiti paketi koji se koriste za njih. Oni su u skladu sa EIA specifikacijama. 

SMD tantalski kondenzatori su dugi niz godina bili jedini tip dostupnih SMD kondenzatora visoke vrednosti. Prošlo je nekoliko godina pre nego što su razvijeni SMD elektrolitički kondenzatori, zbog zahteva da SMD kondenzatori mogu da izdrže visoke temperature lemljenja, i kao rezultat toga, tantali su bili široko korišćeni. Danas su SMD elektrolitski kondenzatori glavni tip koji se koristi, iako se tantal i dalje koristi u velikim količinama jer su njihove performanse u nekim aspektima bolje.

COMMON SURFACE MOUNT RESISTOR PACKAGE DETAILS
PACKAGE STYLE	SIZE (MM)	SIZE (INCHES)
2512	6.30 x 3.10	0.25 x 0.12
2010	5.00 x 2.60	0.20 x 0.10
1812	4.6 x 3.0	0.18 x 0.12
1210	3.20 x 2.60	0.12 x 0.10
1206	3.0 x 1.5	0.12 x 0.06
0805	2.0 x 1.3	0.08 x 0.05
0603	1.5 x 0.08	0.06 x 0.03
0402	1 x 0.5	0.04 x 0.02
0201	0.6 x 0.3	0.02 x 0.01

TYPICAL SMD RESISTOR POWER RATINGS
PACKAGE STYLE	TYPICAL POWER RATING (W)
2512	0.50 (1/2)
2010	0.25 (1/4)
1210	0.25 (1/4)
1206	0.125 (1/8)
0805	0.1 (1/10)
0603	0.0625 (1/16)
0402	0.0625 - 0.031 (1/16 - 1/32)
0201	0.05

Pakovanja SMD otpornika

Pakovanja SMD otpornika generalno su u skladu sa standardnim SMD obrisima za pasivne SMD komponente. Nepotrebno je reći da se povremeno mogu koristiti i druga manje standardna pakovanja. Postoji rastući trend u novim dizajnima da se migriraju ka nekim od veoma malih pakovanja gde disipacija energije dozvoljava. Ovo štedi prostor na ploči i omogućava dalju minijaturizaciju opreme ili pakovanje više funkcionalnosti u isti prostor. Može se videti da je opis veličine paketa preuzet iz merenja paketa otpornika izmerenih u inčima. Paket otpornika 0603 SMT ima dimenzije 0,06 x 0,03 inča.

Specifikacije SMD otpornika

SMD otpornike proizvodi više različitih kompanija. Shodno tome, specifikacije se razlikuju od proizvođača do proizvođača. Stoga je neophodno pogledati klasifikaciju proizvođača za određeni SMD otpornik prije nego što odlučite šta je tačno potrebno. Međutim, moguće je napraviti neke generalizacije o klasifikacijama koje bi se mogle očekivati.

Klasifikaciju snage: Klasifikaciju snage treba pažljivo razmotriti u bilo kom dizajnu. Za dizajn koji koristi otpornike za površinsku montažu, nivoi snage koji se mogu raspršiti su manji od onih za kola koja koriste komponente sa žičanim krajevima. Kao vodič, tipične ocene snage za neke od popularnijih veličina SMD otpornika su date u nastavku. Oni se mogu uzeti samo kao vodič jer se mogu razlikovati u zavisnosti od proizvođača i tačnog tipa. Nazivna snaga otpornika veoma zavisi od njegove veličine. Shodno tome, moguće je generalizovati nazivne snage za SMD otpornike različitih veličina. Neki proizvođači će navesti veće nivoe snage od ovih. Ovde date brojke su tipične. Kao i sve elektronske komponente, uvek je preporučljivo da smanjite vrednost komponenti i da ih ne koristite blizu njihovih maksimalnih vrednosti. Često se predlaže da je maksimalno 0,5 ili 0,6 maksimalne vrednosti preporučljivo. Smanjenje ispod ovoga će dodatno poboljšati pouzdanost.

Temperaturni koeficijent: Ponovo upotreba filma od metalnog oksida omogućava ovim SMD otpornicima da obezbede dobar temperaturni koeficijent. Dostupne su vrednosti od 25, 50 i 100 ppm / °C. Tehnologija koja se koristi za SMT otpornike je mnogo bolja od nekih starijih tehnologija koje se koriste za žičane otpornike. Shodno tome, ovo obezbeđuje mnogo bolju temperaturnu stabilnost za kola.

Tolerancija: S obzirom na činjenicu da su SMD otpornici proizvedeni od metal-oksidnog filma, dostupni su u relativno bliskim vrednostima tolerancije. Obično su 5%, 2% i 1% široko dostupni.

Za specijalne primene mogu se dobiti vrednosti od 0,5% i 0,1%. Iako otpornici bliske tolerancije možda nisu potrebni, njihova upotreba će pomoći da se obezbedi bolja ponovljivost od jednog kola ili modula do drugog. Smanjuje broj komponenti široke tolerancije koje se koriste unutar kola. Otpornici od 2% se široko koriste i koštaju nešto više od verzija sa 5% - njihova upotreba može pomoći u nekim slučajevima. Upotreba SMT otpornika sa tolerancijom od 0,5% i 0,1% obično nije potrebna osim za veoma zahtevne zahteve, i verovatno će koštati mnogo više od elektronskih komponenti od 2%.

Ostale pasivne SMD komponente

Postoji nekoliko tipova drugih komponenti koje nisu u stanju da prihvate standardne veličine komponenti za površinsku montažu koje koristi većina SMD otpornika i kondenzatora. Verzije komponenti za površinsku montažu kao što su mnogi tipovi induktora, transformatori, kvarc kristalni rezonator, temperaturno kontrolisani kristalni oscilatori TCXOs, filteri, keramički rezonatori i slično mogu zahtevati različite stilove pakovanja, često veće od onih koja pristaju za otpornike i kondenzatore za površinsku montažu . Malo je verovatno da će ova pakovanja usvojiti standardne veličine komponenti za površinsku montažu s obzirom na jedinstvenu prirodu komponenti. Bez obzira na odabrani stil pakovanja, on mora biti u stanju da se uklopi u automatizovane procese sklapanja PCB-a i da njime rukuje mašina za odabir i postavljanje.

SMT / SMD diode na štampanoj ploči

Pakovanja tranzistora i dioda

SMD tranzistori i diode često dele iste vrste pakovanja. Dok diode imaju samo dve elektrode, paket sa tri elektrode omogućava da se orijentacija pravilno odabere.

Iako su dostupni različiti paketi SMT tranzistora i dioda, neki od najpopularnijih su dati na listi ispod.

SOT-23 - Tranzistor malog okvira: SOT23 SMT paket je najčešći oblik tranzistora za površinsku montažu malih signala. SOT23 ima tri terminala za diodu tranzistora, ali može imati više pinova kada se može koristiti za mala integrisana kola kao što je operaciono pojačalo, itd. Meri 3 mm x 1,75 mm x 1,3 mm.

SOT-223 - Tranzistor malog okvira: SOT223 paket se koristi za uređaje veće snage kao što su tranzistori veće snage za površinsku montažu ili drugi uređaji za površinsku montažu. Veći je od SOT-23 i mere su mu 6,7 mm x 3,7 mm x 1,8 mm. Obično postoje četiri terminala, od kojih je jedan veliki kontakt za prenos toplote. Ovo omogućava prenos toplote na štampanu ploču.

Zilog Z80 na 44 pinskom QFP

SMB BGA pakovanje prikazano od gore i dole

SMD paketi integrisanih kola

Postoji mnogo oblika paketa koji se koriste za IC-ove za površinsku montažu. Iako postoji velika raznolikost, svaki od njih ima oblasti u kojima je njegova upotreba posebno primenljiva.

SOIC - Integrisano kolo malog oblika: Ovaj IC paket za površinsku montažu ima konfiguraciju dvostruke linije i vodove krila galeba sa razmakom pinova od 1,27 mm

SOP - Small Outline Package: Postoji nekoliko verzija ovog SMD paketa:

TSOP - Thin Small Outline Package: Ovaj IC paket za površinsku montažu je tanji od SOIC-a i ima manji razmak između pinova od 0,5 mm

SSOP - Shrink Small Outline Package: Ovaj paket ima razmak iglica od 0,635 mm

TSSOP - Thin shrink Small Outline paket

QSOP - Mali Outline paket veličine četvrtine: ima razmak iglica od 0,635 mm

VSOP - Veoma mali okvirni paket: Ovo je manje od KSOP-a i ima razmak između pinova od 0,4, 0,5 ili 0,65 mm.

QFP- Kuad flat pack: QFP je generički tip ravnog paketa za IC-ove za površinsku montažu. Postoji nekoliko varijanti kao što je detaljno opisano u nastavku.

LQKFP - Kuad Flat Pack niskog profila: Ovaj paket ima igle na sve četiri strane. Razmak između pinova varira u zavisnosti od IC-a, ali visina je 1,4 mm.

PQFP - Plastični četverostruki ravni paket: Kvadratno plastično pakovanje sa jednakim brojem iglica u stilu galebovih krila na svakoj strani. Tipično uzak razmak i često 44 ili više pinova. Obično se koristi za VLSI kola.

CQFP - Ceramic Kuad Flat Pack: Keramička verzija PKFP-a.

TQFP - Thin Kuad Flat Pack: Tanka verzija PKFP-a. Paket četvorostrukog ravnog pakovanja za IC-ove za površinsku montažu ima veoma tanke vodove galebovog krila koji izlaze sa svih strana. Na IC-ovima za površinsku montažu sa velikim brojem pinova, oni mogu biti veoma tanki i lako se savijati. Jednom savijene skoro ih je nemoguće reformisati u tražene pozicije. Mora se obratiti velika pažnja na proces sastavljanja PCB-a kada rukujete ovim uređajima.

PLCC - Plastic Leaded Chip Carrier: Ovaj tip pakovanja je kvadratnog oblika i koristi J-žične igle sa razmakom od 1,27 mm.

BGA - Ball Grid Arrai: SMD paket sa kugličnim rešetkastim nizom ima sve svoje kontaktne pločice ispod paketa uređaja. Pre lemljenja jastučići se pojavljuju kao kuglice za lemljenje, što je dovelo do imena. Postavljanje kontakata ispod uređaja smanjuje potrebnu površinu uz održavanje broja dostupnih priključaka. Ovaj format takođe prevazilazi neke od problema sa veoma tankim kablovima potrebnim za četvorostruka ravna pakovanja i čini paket fizički robusnijim. Razmak kuglica na BGA je obično 1,27 mm.

Kada je BGA paket prvi put predstavljen, u mnogim krugovima su postojale sumnje u pouzdanost lemljenja kontaktnih tačaka ispod paketa, ali kada proces sklapanja PCB-a funkcioniše ispravno, nema problema.

Iako se čini da postoji mnogo različitih SMD paketa, činjenica da postoje standardi smanjuje broj i moguće je postaviti pakete dizajna štampanih ploča kako bi ih prilagodili, zajedno sa dokazanim veličinama podloga na pločama. Na ovaj način paketi omogućavaju kvalitetnu montažu štampane ploče i smanjenje ukupnog broja varijabli unutar dizajna.