SMT基础与工艺课件：表面组装器件SMD

表面组装器件SMD表面组装器件（SMD）是SMT元器件中的一种。SMD的出现对推动SMT的进一步发展具有十分重要的意义。SMD的外形尺寸小，易于实现高密度安装。采用SMD的电子产品体积小，质量轻，性能优，整机可靠性高，生产成本低。目前，SMD的贴片分立器件包括贴片二极管、贴片三极管和贴片集成电路等。学习目标1.掌握识别和检测贴片分立器件（二极管、三极管）的方法。2.熟知贴片集成电路的封装形式。3.掌握识别贴片集成电路的方法。表面组装元器件1表面组装元器件2一、贴片二极管1.贴片二极管的类型贴片二极管的规格品种很多，其具体分类见下表表面组装元器件3一、贴片二极管2.贴片二极管的型号与封装贴片二极管是一种有极性的组件，外壳的封装形式有玻璃封装、塑料封装等。用于表面组装的二极管有三种封装形式。第一种是无引脚圆柱形玻璃封装，即将管芯封装在细玻璃管内，两端装上金属帽作为电极，多用于稳压、开关作业。如右图表面组装元器件4一、贴片二极管2.贴片二极管的型号与封装第二种是矩形片式塑料封装，多用于整流、检波等通用型二极管和发光二极管的封装。如右图（上）第三种为SOT-23封装，多用于封装复合二极管、高速开关二极管和高压二极管。如右图（下）表面组装元器件5一、贴片二极管3.贴片二极管的检测（1）普通贴片二极管的检测判别贴片二极管的正、负极，通常观察二极管外壳标识即可，当遇到外壳标识磨损严重时，可利用万用表欧姆挡进行判别。根据二极管的单向导电性可知，其正、反向电阻相差越大，说明其单向导电性越好。若测得正、反向电阻相差不大，说明贴片二极管单向导电性能变差；若正、反向电阻都很大，说明贴片二极管已开路失效；若正、反向电阻都很小，说明贴片二极管已击穿失效。当贴片二极管出现上述三种情况时，须更换。表面组装元器件6一、贴片二极管3.贴片二极管的检测（2）常用特殊贴片二极管的检测以稳压贴片二极管为例，与普通贴片二极管一样，其引脚也分正、负极，一般可根据管壳上的标识识别。如果管壳上的标识已不存在，也可利用万用表欧姆挡测量，方法与普通贴片二极管正、负极判别方法相同。稳压贴片二极管性能好坏的判别与普通贴片二极管的判别方法相同。正常时，一般正向电阻为10kΩ左右，反向电阻为无穷大。表面组装元器件7一、贴片二极管4.贴片二极管的选用（1）检波二极管的选用检波二极管一般可选用点接触型锗二极管，如2AP系列等。选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。表面组装元器件8一、贴片二极管4.贴片二极管的选用（2）整流二极管的选用选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求，选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管或选择快恢复二极管。表面组装元器件9一、贴片二极管4.贴片二极管的选用（3）稳压二极管的选用稳压二极管一般用在稳压电源中，作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高出应用电路的最大负载电流50%左右。表面组装元器件10一、贴片二极管4.贴片二极管的选用（4）开关二极管的选用开关二极管主要应用于收录机、电视机、影碟机等家用电器，以及有开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等的电子产品中。中速开关电路和检波电路，可以选用2AK系列普通开关二极管；高速开关电路可以选用RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。要根据应用电路的主要参数（如正向电流、最高反向工作电压、反向恢复时间等）来选择开关二极管的具体型号。表面组装元器件11一、贴片二极管4.贴片二极管的选用（5）变容二极管的选用选用变容二极管时，应着重考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容等参数是否符合应用电路的要求，应选用结电容变化大、Q值高、反向漏电流小的变容二极管。表面组装元器件12二、贴片三极管1.贴片三极管的类型贴片三极管的规格品种繁多，其具体分类见下表表面组装元器件13二、贴片三极管2.贴片三极管的型号与规格贴片三极管常用于开关电源电路、高频振荡电路、驱动电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。当加在贴片三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，且贴片三极管基极电流增大到一定程度时，集电极电流将不再随基极电流增大而增大，而是处于一定值附近不再变化。贴片三极管和插件三极管的功能和工作原理是一样的，只是封装形式不同。贴片三极管在外形上更小、更省空间，同时免去了人工插件。表面组装元器件14二、贴片三极管2.贴片三极管的型号与规格插件三极管一般采用TO-92封装，而贴片三极管一般采用SOT-23封装，以及SOT-89封装、SOT-143封装、SOT-252封装、SOT-323封装、SOT-553封装等。a）SOT-23

b）SOT-89

c）SOT-143

d）SOT-252

e）SOT-323

f）SOT-553表面组装元器件15二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（1）中、小功率三极管的检测1）已知型号和引脚排列的三极管，可按下述方法来判断其性能好坏。①测量极间电阻。将万用表置于R×100或R×1k挡，按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。②测量三极管穿透电流ICEO。ICEO的数值近似等于三极管的电流放大倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积。表面组装元器件16二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（1）中、小功率三极管的检测1）已知型号和引脚排列的三极管，可按下述方法来判断其性能好坏。③测量电流放大倍数β。方法是先将万用表功能开关拨至欧姆挡，量程开关拨到ADJ位置，把红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使万用表指针指示为零，然后将量程开关拨到hFE位置，并使两短接的表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可从hFE刻度线上读出三极管的放大倍数。表面组装元器件17二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（1）中、小功率三极管的检测2）如果不知道型号和引脚排列，则需通过检测判别电极：①判定基极。用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二根表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，第一根表笔所接的那个电极为基极。表面组装元器件18二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（1）中、小功率三极管的检测2）如果不知道型号和引脚排列，则需通过检测判别电极：②判定集电极和发射极。以PNP型管为例，将万用表置于R×100或R×1k挡，用红表笔接基极，黑表笔分别接触另外两个电极，所测得的两个阻值会是一个大些，一个小些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接引脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接引脚为发射极。表面组装元器件19二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（1）中、小功率三极管的检测3）判别高频管与低频管。高频管的截止频率大于3MHz，而低频管的截止频率小于3MHz，一般情况下，二者是不能互换的。实际应用中，中、小功率三极管多直接焊接在印制电路板上，由于元件的安装密度大，拆卸比较麻烦，所以在检测时常通过用万用表直流电压挡去测量被测三极管各引脚的电压值，来推断其工作是否正常，进而判断其好坏。表面组装元器件20二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（2）大功率三极管的检测利用万用表检测中、小功率三极管的极性、管型及性能的各种方法，对检测大功率三极管来说基本上适用。若像测量中、小功率三极管极间电阻那样，使用万用表的R×1k挡测量，测得的电阻值必然很小，好像极间短路一样，所以通常使用R×10或R×1挡检测大功率三极管。表面组装元器件21二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（3）普通达林顿管的检测用万用表检测普通达林顿管包括识别电极、区分PNP和NPN类型、估测放大能力等内容。因为达林顿管的E—B极之间包含多个发射结，所以应该使用万用表能提供较高电压的R×10k挡进行测量。表面组装元器件22二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（4）大功率达林顿管的检测1）用万用表R×10k挡测量B、C之间PN结的阻值，应明显测出具有单向导电性，即正、反向阻值应有较大差异。2）在大功率达林顿管的基极和发射极之间有两个PN结，并且接有电阻R1和R2。用万用表电阻挡正向测量时，测到的阻值是基极和发射极间正向电阻与R1、R2阻值并联的结果；反向测量时，发射结截止，测出的则是电阻R1和R2的阻值之和，大约为几百欧，且阻值固定，不随电阻挡位的变换而改变。表面组装元器件23二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（5）带阻尼行输出三极管的检测1）将红表笔接E极、黑表笔接B极时，相当于测量大功率管发射结等效二极管的正向电阻与保护电阻R并联后的阻值，二者并联后的阻值也较小；红表笔接B极，黑表笔接E极，则测得的是大功率管发射结等效二极管的反向电阻与保护电阻R并联后的阻值，此时测得的阻值是保护电阻R的值，此值仍然较小。表面组装元器件24二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（5）带阻尼行输出三极管的检测2）将红表笔接C极、黑表笔接B极时，相当于测量大功率管集电结等效二极管的正向电阻，一般测得的阻值也较小；将红、黑表笔对调，即将红表笔接B极、黑表笔接C极，则相当于测量大功率管集电结等效二极管的反向电阻，测得的阻值通常为无穷大。表面组装元器件25二、贴片三极管3.贴片三极管的检测（5）带阻尼行输出三极管的检测3）将红表笔接E极、黑表笔接C极时，相当于测量管内阻尼二极管的反向电阻，测得的阻值一般都较大，为300Ω以上；将红、黑表笔对调，即红表笔接C极、黑表笔接E极，则相当于测量管内阻尼二极管的正向电阻，测得的阻值一般都较小，约几欧至几十欧。表面组装元器件26二、贴片三极管4.贴片三极管的选用（1）根据不同电路的要求，选用不同类型的贴片三极管。在不同的电子产品中，电路的种类和要求不同，如高频放大电路、中频放大电路、功率放大电路、电源电路、振荡电路、脉冲数字电路等，要根据实际电路需要选择不同类型的贴片三极管。表面组装元器件27二、贴片三极管4.贴片三极管的选用（2）根据电路要求合理选择贴片三极管的技术参数。三极管的参数较多，选择时应保证主要参数满足电路的需求，如电流放大系数、集电极最大电流、集电极最大耗散功率、特征频率等。对于特殊用途的三极管，如选择光敏三极管时，要考虑光电流、暗电流和光谱范围是否满足电路要求。表面组装元器件28二、贴片三极管4.贴片三极管的选用（3）根据整机的尺寸合理选择贴片三极管的外形及封装。贴片三极管的体积小，节约了很多的空间位置，使整机小型化。在选择时，除了满足型号、参数的要求外，还要考虑外形和封装。在满足安装位置的前提下，应优先选用小型化和塑封产品，以减小整机尺寸、降低成本。表面组装元器件29三、贴片集成电路1.集成电路封装概述集成电路封装是指利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连线，引出接线端并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺。集成电路封装的目的在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。表面组装元器件30三、贴片集成电路1.集成电路封装概述集成电路封装的I/O电极有无引脚和有引脚两种形式。芯片结构分为正装芯片和倒装芯片。芯片的封装有金属封装、陶瓷封装、金属-陶瓷封装和塑料封装四种。芯片的基板材料分为有机材料和无机材料两种。芯片基板的结构有单层、双层、多层和复合结构。表面组装元器件31三、贴片集成电路2.集成电路封装形式集成电路封装技术的优劣，可以从封装比来判断，封装比即芯片面积与封装面积的比值，其值越接近于1越好。按照封装方式，可以分为小外形集成电路、无引脚陶瓷芯片载体LCCC、有引脚塑封芯片载体PLCC、方形扁平式封装QFP、球栅阵列式封装BGA、芯片级封装CSP、裸芯片等。表面组装元器件32三、贴片集成电路2.集成电路封装形式（1）COB封装COB封装是将裸芯片用导电或非导电胶粘在互连基板上，然后进行引线键合完成电气连接。如果裸芯片直接暴露在空气中，易受污染或人为损坏，影响或破坏芯片功能，于是就用胶把芯片和键合引线包封起来。这种封装形式也称为软包封。表面组装元器件33三、贴片集成电路2.集成电路封装形式（2）LGA封装LGA封装是在底面制作有阵列状态钽电极触点的封装，装配时插入插座即可。现已使用的有227触点（1.27mm中心距）和447触点（2.54mm中心距）的陶瓷LGA，应用于高速逻辑大规模集成电路中。LGA与QFP相比，能够以比较小的封装容纳更多的输入、输出引脚。另外，由于引线的阻抗小，对于高速大规模集成电路是很适用的。但由于插座制作复杂、成本高，现