Lựa chọn các thành phần gắn trên bề mặt bản mạch điện tử

Lựa chọn các thành phần gắn trên bề mặt

Các thành phần gắn trên bề mặt được chia thành hai loại: chủ động và thụ động. Theo hình dạng chốt, nó được chia thành loại cánh mòng biển và loại “J”. Phần sau đây mô tả việc lựa chọn các thành phần theo phân loại này.

Đọc thêm: Chip bán dẫn

Thành phần thụ động

Thành phần chủ yếu bao gồm tụ gốm nguyên khối, tụ tantalum và điện trở màng dày, có hình chữ nhật hoặc hình trụ. Các thành phần thụ động hình trụ được gọi là “MELF” và dễ bị lăn trong quá trình hàn nóng chảy lại. Chúng yêu cầu thiết kế miếng đệm đặc biệt và thường nên tránh. Các thành phần thụ động hình chữ nhật được gọi là thành phần chip “CHIP”, chúng có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, có tác dụng kháng khuẩn và chống sốc tốt, tổn thất ký sinh thấp và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm điện tử khác nhau. Để có được khả năng hàn tốt, phải chọn lớp mạ có lớp chắn đáy bằng niken.

Các gói tụ điện dành cho điện trở gắn trên bề mặt có sẵn ở nhiều dạng khác nhau. Khi lựa chọn, tránh chọn kích thước quá nhỏ: <0,08 inch Các thành phần chip tạo ra hệ số giãn nở nhiệt (CTE) không khớp bắt buộc phải chịu được thời gian hàn 5-10S ở nhiệt độ 260°C.

(1) Điện trở chip

Điện trở chip được chia thành hai loại: loại màng dày và loại màng mỏng. Các điện trở có công suất định mức 1/16, 1/8, 1/4 watt và giá trị điện trở từ 1 ohm đến 1 megohm có nhiều kích cỡ khác nhau và được chia thành 0805 (0,08 inch, 1206 (0,12 inch X 0,06 inch) , 1210 (0,12 inch X 0,10 inch), v.v. Nói chung, điện trở 1/16, 1/8 và 1/4 watt tương ứng với 0805, 1206 và 1210. Khi lựa chọn, nên ưu tiên các thành phần có công suất 1/8 watt và kích thước 1206.

(2) Tụ gốm

Tụ gốm có ba loại điện môi khác nhau: COG hoặc NPO, X7R và Z5U. Phạm vi điện dung của chúng khác nhau. COG hoặc NPO được sử dụng trong các mạch có độ ổn định cao trong dải nhiệt độ, điện áp và tần số rộng; Tụ điện môi X7R và Z5U có đặc tính điện áp và nhiệt độ kém và chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng bỏ qua và tách rời.
Tụ gốm dễ bị nứt trong quá trình hàn sóng do CTE không khớp. Trong quá trình hàn, CTE của các điện cực và các đầu nối cao, chúng nóng lên nhanh hơn gốm, gây ra hiện tượng không khớp và nứt. Giải pháp là làm nóng bảng mạch trước khi hàn sóng để giảm sốc nhiệt. Tụ gốm Z5U dễ bị nứt hơn tụ X7R nên khi lựa chọn nên sử dụng tụ X7R càng nhiều càng tốt. Giống như điện trở chip, kích thước của tụ điện phải là 1206.

(3) Mạng điện trở

Mạng điện trở gắn trên bề mặt được đóng gói trong gói “SO” với các chân kiểu cánh Châu Âu. Tiêu chuẩn thiết kế mẫu pad của nó có thể được lựa chọn theo nhu cầu mạch.

Các tiêu chuẩn kích thước bên ngoài được sử dụng phổ biến nhất như sau: Vỏ rộng 150MIL (SO) có 8, 14 và 16 chân; Vỏ rộng 220MIL (SOMC) có 14 và 16 chân; Vỏ rộng 300MIL (SOL) có 14, 16, 20 , 24, 28 chân.

(4) Tụ điện tantali

Tụ điện tantalum gắn trên bề mặt có hiệu suất thể tích cực cao và độ tin cậy cao. Hiện tại, thành phần này thiếu tiêu chuẩn hóa và thường được dán nhãn bằng các chữ cái.

Điều quan trọng nhất khi chọn tụ điện tantalum là chú ý đến cấu trúc đầu cực ở cả hai đầu. Nó có hai dạng cấu trúc chính: một là loại màng không nhiều lớp, có các tiếp điểm ngắn được hàn ở một đầu; loại còn lại là loại màng nhựa, có các chốt tiếp xúc được cuộn xuống. Do việc chọn tụ điện màng không ép rất linh hoạt nên dễ xảy ra vấn đề đặt không chính xác, ngoài ra, các đầu nối kim loại của tụ điện như vậy sẽ làm cho các mối hàn trở nên giòn, khi lựa chọn nên sử dụng tụ điện tantalum màng nhựa như nhiều nhất có thể.

Thiết bị hoạt động

Có hai loại vật liệu mang chip gắn trên bề mặt chính: gốm sứ và nhựa. Ưu điểm của bao bì chip gốm là:

• 1) Độ kín khí tốt và bảo vệ tốt cấu trúc bên trong;
• 2) Đường dẫn tín hiệu ngắn, các thông số ký sinh, tiếng ồn và độ trễ được cải thiện đáng kể; 3) giảm tiêu thụ điện năng. Nhược điểm là do không có chất dẫn để hấp thụ ứng suất tạo ra khi chất hàn tan chảy, nên sự không khớp CTE giữa gói và chất nền có thể khiến các mối hàn bị nứt trong quá trình hàn. Hiện nay, chất mang chip gốm được sử dụng phổ biến nhất là chất mang chip gốm không chì LCCC.

Bao bì nhựa hiện được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm quân sự và dân sự và có hiệu quả chi phí tốt. Các hình thức đóng gói của nó được chia thành: bóng bán dẫn phác thảo nhỏ SOT; mạch tích hợp phác thảo nhỏ SOIC; tàu sân bay chip chì nhựa PLCC; gói J phác thảo nhỏ; gói nhựa phẳng PQFP.

Để giảm diện tích PCB một cách hiệu quả, khi chức năng và hiệu suất của thiết bị giống nhau, ưu tiên SOIC có số chân dưới 20, PLCC có số chân trong khoảng 20-84 và PQFP có số chân lớn hơn hơn 84 được ưa thích.

2.2.1 Chất mang chip gốm không chì LCCC

Có hai loại khoảng cách tâm điện cực: 1,0mm và 1,27mm. Hình chữ nhật có 18, 22, 28 và 32 điện cực; hình vuông có 16, 20, 24, 28, 44, 56, 68, 84, 100, 124 và 156 điện cực. Vì hầu hết các chất nền hiện đang được sử dụng là FR-4 nên sự không phù hợp CTE là nghiêm trọng và cần tránh càng nhiều càng tốt.

2.2.2 Tinh thể phác thảo nhỏ cuối cùng là SOT

Các dạng đóng gói thường được sử dụng là SOT23 và SOT89 ba chân, và SOT143 bốn chân, thường được sử dụng cho các bóng bán dẫn diode và triode.

• ✓SOT23 là gói ba chân được sử dụng phổ biến nhất, kích thước chip lớn nhất có thể chứa được là 0,030 inch Để đạt được hiệu quả làm sạch tốt hơn, người ta thường ưu tiên sử dụng bao bì cấp cao.
• ✓SOT89 thường được sử dụng cho các thiết bị có công suất cao hơn và kích thước chip lớn nhất mà nó có thể chứa là 0,060 inch X 0,060 inch. `
• ✓SOT143 thường được sử dụng trong trường hợp bóng bán dẫn tần số vô tuyến (FR) và có thể chứa kích thước chip lớn nhất là 0,025 inch X 0,025 inch.

2.2.3 Mạch tích hợp phác thảo nhỏ SOIC

Áp dụng gói hình cánh châu Âu. Đối với các thiết bị có số lượng pin từ 20 trở xuống, việc sử dụng loại gói này có thể tiết kiệm vùng phủ sóng lớn hơn. ;FH$6E

Các gói SOIC chủ yếu có hai chiều rộng vỏ khác nhau: 150MIL và 300MIL, chủ yếu có các số pin 8, 14, 16, 20, 24 và 28.
Khi chọn, xin lưu ý rằng độ đồng phẳng của các chân tối đa là 0,004 inch.

2.2.4 Gói nhựa phẳng PQFP

Áp dụng gói hình cánh châu Âu. Chủ yếu được sử dụng trong các mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng ASIC. Khoảng cách trung tâm chốt được chia thành 1,0mm, 0,8mm, 0,65mm, 0,5mm và 0,3mm và số lượng chân là 84-304.

Khoảng cách tâm chốt càng nhỏ và số lượng chân càng nhiều thì chân càng dễ bị hỏng và khó duy trì độ đồng phẳng trong phạm vi 0,004 inch. Khi lựa chọn, hãy cố gắng sử dụng các thiết bị được đóng gói với các miếng đệm góc (có bốn miếng đệm ở bốn góc dài hơn các chốt khoảng 2MIL) để bảo vệ các chốt trong quá trình lắp đặt, làm lại và thử nghiệm.

2.2.5 Chất mang chip chì nhựa PLCC và gói J phác thảo nhỏ

Tất cả đều áp dụng gói hình chữ J. Nó có tính dẻo và có thể hấp thụ ứng suất của mối hàn để tránh nứt mối hàn và tạo thành mối hàn tốt.

Khi số lượng chân lớn hơn 40, PLCC được sử dụng, chiếm diện tích phủ sóng nhỏ, không dễ biến dạng và có độ đồng phẳng tốt.
PLCC được chia thành hai loại: hình chữ nhật và hình vuông theo hình dáng bên ngoài. Số dây dẫn hình chữ nhật là 18, 22, 28 và 32; số dây dẫn hình vuông là 16, 20, 24, 28, 44, 52, 68, 84, 100, 124 và 156.

Gói phác thảo nhỏ là dạng kết hợp của SOIC và PLCC, kết hợp các ưu điểm của độ bền dây dẫn cao, độ đồng phẳng tốt và tốc độ lưu trữ không gian cao của SOIC. Chủ yếu được sử dụng cho DRAM mật độ cao (1 và 4MB).
​