№2 – Поднятые компоненты
Поднятый компонент, который поднялся во время пайки волной припоя (на картинке)
Наличие поднятого элемента означает, что он приподнят над основанием вашей печатной платы во время процесса пайки волной припоя. Это в конечном итоге выглядит как надгробная плита.
Причины для этого типа проблемы могут быть в следующем:
Неправильная длина провода DIP компонента, который в итоге поднимается при входе в ванну для пайки.
Пайка волной припоя гибкой печатной платы, которая изгибается, в то время, как компоненты остаются плоскими.
Использование компонентов, которые имеют различные требования к термической или свинцовой паяемости.
Внутренняя структура
Основным несущим элементом резистора является подложка, изготовленная из окиси аллюминия (Al2O3). Этот материал обладает хорошими диэлектрическими свойствами, но помимо этого имеет очень высокую теплопроводность, что необходимо для отвода тепла, выделяющегося в резистивном слое, в окружающую среду.
Внутренняя структура резистора.
Основные (но не все) электрические характеристики резистора определяются резистивным элементом, в качестве которого чаще всего используется пленка металла или окисла, например, чистого хрома или двуокиси рутения, нанесенная на подложку.
Состав, технология нанесения на подложку и характер обработки этой пленки являются важнейшими элементами, определяющими характеристики резистора, и чаще всего представляют производственный секрет фирмы производителя.
Некоторые виды – резисторы проволочные – в качестве резистивного материала используют тонкую (до 10 мкм) проволоку из материала с низким температурным коэффициентом сопротивления (например, константана), намотанную на подложку. В последнем случае номинал резистора обычно не превышает 100 Ом.
Для соединения резистивного элемента с проводниками печатной платы служат несколько слоев контактных элементов. Внутренний контактный слой обычно выполнен из серебра или палладия, промежуточный слой представляет собой тонкую пленку никеля, а внешний – свинцово-оловянный припой.
Такая сложная контактная конструкция предназначена для обеспечения надежной взаимной адгезии слоев. От качества выполнения контактных элементов резистора зависят такие его характеристики, как надежность и токовые шумы. Последним элементом конструкции SMD резистора является защитный слой, обеспечивающий предохранение всех элементов конструкции резистора от воздействия факторов окружающей среды и в первую очередь от влаги. Этот слой выполняется из стекла или полимерных материалов.
Виды корпусов SMD-элементов
Все подобные элементы можно разделить по группам на основании количества выводов на корпусе. Их может быть два, три, четыре-пять, шесть-восемь. И последняя группа – более восьми. Но существуют чипы без видимых ножек-выводов. Тогда на корпусе будут либо контакты, либо припой в виде маленьких шишек. Еще различаться SMD-компоненты могут размерами (к примеру, высотой).
Виды SMD-элементов
Вообще маркировка проставляется только на более крупных чипах, да и то ее очень трудно разглядеть. В остальных же случаях без схемы разобраться, что за элемент перед глазами, невозможно. Размеры SMD-компонентов бывают разными. Все зависит от их производительности. Чаще всего, чем больше размер чипа, тем выше его номинал.
SMD-дроссели
Такие дроссели могут встретиться в разных видах корпуса, но типоразмеры их будут подобны. Делается это для облегчения автоматического монтажа. Да и простому радиолюбителю так проще разобраться. Любой дроссель или катушка индуктивности называется «моточным изделием». Возможно, для более старого оборудования такой элемент схемы можно было намотать и своими руками, но с SMD-компонентом такой номер не пройдет. Тем более что чипы оборудованы магнитным экранированием, они компактны и обладают большим диапазоном рабочей температуры.
Подобрать подобный чип можно по каталогу на основании необходимого типоразмера. Задан этот параметр при помощи 4 цифр (к примеру, 0805), где 08 – длина чипа, а 05 – его ширина в дюймах. Следовательно, размер SMD-катушки составит 0.08 × 0.05 дюймов.
Маркировка для полупроводников
На корпус прибора наносят точные сведения, чтобы покупатель мог сразу определить, какое приспособление перед ним
Это важно, учитывая, что внутри одного корпуса могут находиться мелкие детали, обладающие разными параметрами
Поэтому уделяют внимание определению SMD компонентов по их маркировке
Диоды
Обычное они снабжаются цветной маркировкой. По крайней мере, если корпус — цилиндрической формы. Изделия помечаются при помощи цветных полосок, в количестве одной или двух штук. Полоски легко отыскать у вывода катода, которым снабжаются диоды.
В прямоугольном корпусе устройства снабжаются примерно такими же обозначениями. Некоторые производители включают разные символы и цифры в свои обозначения.
Стабилитроны
Маркировка у них бывает как цветовой, так и символьной. Полоски для маркировки тоже располагаются ближе к выводам стабилитронов.
Предохранители
Светодиоды
Обычно SMD светодиоды не снабжаются дополнительной маркировкой. Исключение — для товаров-подделок с низким качеством. На них часто наносят разные символы, чтобы изделие смотрелось убедительнее. Есть цифровые обозначения, но они нужны, только чтобы увидеть размер прибора. Вся остальная информация размещается в сопроводительных документах. Немного по-другому выставлены требования к маркировке зарубежных смд диодов.
Главное — учесть, что некоторые приборы могут выпускаться в разных модификациях, с некоторыми отличиями по основным характеристикам. Даже при одном типоразмере разные светодиоды отличаются по цвету, цветовой температуре.
Выбор пасты для пайки
Качество любого флюса выражается в том, что при пайке он не выгорает, только едва испаряется, а продукты его разложения легко удаляются растворителем. Лучший флюс – специальные пасты. Мы выбрали топовые наименования, исходя из опыта знакомых мастеров:
- Interflux 2005 и 8300
- Kingbo RMA-218
- Amtech RMA-223
- Флюс-гель Rexant BGA и SMD
На всякий случай держите в уме старые, «дедовские» способы найти флюс и в глухой деревне. Это таблетка аспирина, фруктовый сок, оливковое масло, нашатырь с глицерином, канифоль со спиртом. Наиболее очевидный для сельской местности – смола сосны или ели. Нужно растопить смолу на слабом огне, а потом разлить по спичечным коробкам.
Пайка SMD 1206, 0805, MELF, MINIMELF
Эти корпуса включают резисторы, конденсаторы и светодиоды. Такие элементы поставляются в бумажных или пластиковых лентах, приспособленных для автоматической сборки. Ленты наматываются на катушки и обычно содержат 5000 штук, хотя на одной катушке может быть до 20 000 штук. Они монтируются в сборочные машины, благодаря чему производственный процесс можно полностью автоматизировать. Роль человека в производстве электроники заключается только в установке новых катушек и контроле качества готовой продукции.
Размер корпуса закодирован в названии. Например, 1206 означает, что длина элемента составляет 120 мил, а ширина – 60 мил. Мил – это единица измерения наших западных коллег, которая не подлежит преобразованию и не перейдет на метрическую систему – мил составляет 1/1000 дюйма или 0,0254 мм. Чаще всего используются корпуса 1206, 0805, 0603, 0402, 0201, 01005. 1206 лучше всего подходят для ручной сборки, но даже 0402 можно припаять вручную, хотя это уже довольно хлопотно. Элементы MELF имеют цилиндрическую форму и чаще всего представляют собой диоды или резисторы. Далее припаиваем диод в корпусе MELF:
Сначала нужно залудить одну из площадок для пайки. Трогаем их паяльником и через некоторое время кладем туда олово. Оно должно немедленно растечься и равномерно покрыть всё. Достаточно сделать небольшой слой олова – лучше, чтобы его было мало, чем слишком много. Выбор времени для этих дел важен, чтобы предотвратить испарение флюса, находящегося в олове. Нанесение не должно занимать более 5 секунд, оптимальное время – 1-2 секунды.
Захватываем радиоэлемент пинцетом за боковые стороны и кладем на место пайки. Снова прогреваем луженое поле, а затем вдавливаем в него элемент.
Олово должно равномерно заливать свинец элемента. Хорошо когда поверхность вогнутая. Когда образуется выпуклый пузырь, значит олова слишком много. Затем следует соскрести паяльником излишки припоя. Отложите паяльник в сторону, все время придерживая элемент, пока спайка не остынет и не затвердеет. Самое главное, чтобы элемент прилипал к пластине. Если выходит плохо, ничего страшного. Исправим это позже, после того как припаяем вторую сторону. Ждем еще несколько секунд.
Последний шаг – припаять второй вывод элемента. Тоже касаемся элемента и поля паяльником, затем добавляем ко всему этому оловянную проволоку, которая сразу же плавится и красиво покрывает площадку припоем.
Если первый вывод детали оказался плохо припаян, то можете исправить это сейчас.
На рисунках показано, как впаивается диод в корпусе 1206. Последовательность шагов с другими деталями такая же, как и выше.
Недостатки
- SMT может быть непригодным в качестве единственного метода крепления для компонентов, которые подвергаются частым механическим нагрузкам, таких как разъемы, которые используются для взаимодействия с внешними устройствами, которые часто подключаются и отключаются.
- Паяные соединения SMD могут быть повреждены заливочными компаундами, подвергающимися термоциклированию.
- Ручная сборка прототипа или ремонт на уровне компонентов сложнее и требует квалифицированных операторов и более дорогих инструментов из-за небольших размеров и расстояний между выводами многих SMD. Работа с небольшими компонентами для поверхностного монтажа может быть затруднена, и для этого потребуется пинцет, в отличие от почти всех компонентов со сквозным отверстием. В то время как компоненты со сквозными отверстиями останутся на месте (под действием силы тяжести) после вставки и могут быть механически закреплены перед пайкой путем отгибания двух выводов на стороне пайки платы, SMD легко перемещаются с места прикосновением к пайке. железо. Без специальных навыков при ручной пайке или распайке компонента легко случайно оплавить припой соседнего SMT-компонента и непреднамеренно сместить его, что практически невозможно сделать с компонентами со сквозными отверстиями.
- Многие типы пакетов компонентов SMT не могут быть установлены в гнезда, что обеспечивает легкую установку или замену компонентов для изменения схемы и легкую замену вышедших из строя компонентов. (Практически все сквозные компоненты могут быть вставлены в гнезда.)
- SMD нельзя использовать напрямую со сменными макетами (инструмент для быстрого создания прототипов), требуя либо специальной печатной платы для каждого прототипа, либо установки SMD на держателе с выводными выводами. Для создания прототипа конкретного SMD-компонента можно использовать менее дорогую коммутационную плату . Кроме того, можно использовать прототипы полосовой доски, некоторые из которых включают площадки для SMD-компонентов стандартного размера. Для прототипирования можно использовать макет « ».
- Размеры паяных соединений в SMT быстро становятся намного меньше по мере продвижения технологии сверхмалого шага. Надежность паяных соединений становится все более серьезной проблемой, поскольку для каждого соединения разрешается все меньше и меньше припоя. Пустоты – это неисправность, обычно связанная с паяными соединениями, особенно при оплавлении паяльной пасты в приложениях для поверхностного монтажа. Наличие пустот может ухудшить прочность сустава и в конечном итоге привести к его разрушению.
- SMD, как правило, меньше, чем эквивалентные компоненты со сквозным отверстием, имеют меньшую площадь поверхности для маркировки, требуя, чтобы коды маркировки деталей или значения компонентов были более загадочными и меньшими, часто требуя увеличения для считывания, тогда как компонент со сквозным отверстием большего размера может быть прочитал и опознал невооруженным глазом. Это недостаток для прототипирования, ремонта, доработки, обратного проектирования и, возможно, для настройки производства.
Работа, связанная с соединением светодиодов и других элементов
Современные радиоэлектронные устройства оснащены безвыводными составляющим SMD. В их схеме не предусмотрено наличие проволочных выводов. Соединение происходит за счет припаивания контактных поверхностей. Для работы используют паяльник 10-12 Вт, соединяя каждый контакт последовательно.
https://youtube.com/watch?v=0b_Xo5H7IBg
При выпаивании SMD элемента осуществляется прогревание выводов. Для паяльника необходимо сделать несколько жал с разветвлениями на конце. При использовании более мощного инструмента с помощью медной проволоки на жале делают несколько витков, образующих удобную насадку. Она позволяет быстро выпаивать SMD компоненты. Насадка демонтируется и применяется как альтернатива маломощному паяльнику для присоединения тонких проводников к светодиодам. При спаивании такой ленты (для предохранения печатной дорожки) следует производить пайку в очень короткие сроки.
Основные виды SMD компонентов
Давайте рассмотрим основные SMD элементы, используемые в наших современных устройствах. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности с малым номиналом, предохранители, диоды и другие компоненты выглядят как обычные маленькие прямоугольники, а точнее, параллелепипеды))
На платах без схемы невозможно узнать, то ли это резистор, то ли конденсатор то ли вообще катушка. Китайцы метят как хотят. На крупных SMD элементах все-таки ставят код или цифры, чтобы определить их принадлежность и номинал. На фото ниже в красном прямоугольнике помечены эти элементы. Без схемы невозможно сказать, к какому типу радиоэлементов они относятся, а также их номинал.
Типоразмеры SMD компонентов могут быть разные. Вот здесь есть описание типоразмеров для резисторов и конденсаторов. Вот, например, прямоугольный SMD конденсатор желтого цвета. Еще их называют танталовыми или просто танталами:
А вот так выглядят SMD транзисторы:
Есть еще и такие виды SMD транзисторов:
Катушки индуктивности, которые обладают большим номиналом, в SMD исполнении выглядят вот так:
Ну и конечно, как же без микросхем в наш век микроэлектроники! Существует очень много SMD типов корпусов микросхем, но я их делю в основном на две группы:
1) Микросхемы, у которых выводы параллельны печатной плате и находятся с двух сторон или по периметру.
2) Микросхемы, у которых выводы находятся под самой микросхемой. Это особый класс микросхем, называется BGA (от английского Ball grid array — массив из шариков). Выводы таких микросхем представляют из себя простые припойные шарики одинаковой величины.
На фото ниже BGA микросхема и обратная ее сторона, состоящая из шариковых выводов.
Микросхемы BGA удобны производителям тем, что они очень сильно экономят место на печатной плате, потому что таких шариков под какой-нибудь микросхемой BGA могут быть тысячи. Это значительно облегчает жизнь производителям, но нисколько не облегчает жизнь ремонтникам.
Маркировка SMD-компонентов
Мне иногда кажется, что маркировка современных электронных компонентов превратилась в целую науку, подобную истории или археологии, так как, чтобы разобраться какой компонент установлен на плату иногда приходитсяпровести целый анализ окружающих его элементов. В этом плане советские выводные компоненты, на которых текстом писался номинал и модель были просто мечтой для любителя, так как не надо было ворошить груды справочников, чтобы разобраться, что это за детали.
Причина кроется в автоматизации процесса сборки. SMD компоненты устанавливаются роботами, в которых установлены сециальные бабины (подобные некогда бабинам с магнитными лентами), в которых расположены чип-компоненты. Роботу все равно, что там в бабине и есть ли у деталей маркировка. Маркировка нужна человеку.
Металлизация отверстий
Пластичность медных осадков должна соотноситься с температурным расширением основания плат по оси Z. Оно будет явно больше при более высоких температурах пайки бессвинцовыми припоями. Чтобы устоять перед расширением основания и гарантировать большую прочность и большую пластичность медных осадков, необходимо более жестко управлять процессом металлизации сквозных отверстий. Для обеспечения прогрева сквозных монтажных отверстий до более высоких температур, свойственных бессвинцовым пайкам, необходимо обеспечить соответствующую теплопроводность металлизации за счет увеличения ее толщины. Все это вынуждает пересмотреть нормы требований к технологии металлизации отверстий печатных плат.
Какие услуги предоставляет подрядная монтажная компания?
Использование услуг компании, специализирующейся на контрактной сборке, может принести ряд преимуществ многим предпринимателям из различных отраслей, таких как косметика, медицина, строительство, бытовая техника и электроника или автомобилестроение. Сторонние услуги сборки по контракту способствуют повышению качества продукции за счет:
- применения инновационных и точных технологий;
- наличия специализированных производственных линий;
- трудоустройство опытных специалистов.
С другой стороны, предприниматели, пользующиеся услугами контрактной сборки, могут увеличить прибыль не только за счет вывода на рынок передовых технологических решений, но и за счет отсутствия необходимости поддерживать собственную производственную линию в условиях быстро меняющихся технологий.
Сравнение с обычными элементами
Помните, мы с вами ремонтировали материнскую плату компьютера и меняли конденсаторы и полевые транзисторы? Это достаточно крупные элементы, на которых можно невооружённым взглядом прочесть маркировку. Конденсаторы в низковольтном стабилизаторе напряжения ядра процессора на материнской плате нельзя сделать очень маленькими. Для должной фильтрации пульсаций они должны обладать емкостью в несколько сотен микрофарад. Такую емкость не втиснешь в маленький объем.
Полевые транзисторы в этом стабилизаторе тоже нельзя сделать очень маленькими. Через них протекают токи в десятки ампер. Используются полевые транзисторы с очень небольшим сопротивлением открытого канала — десятые и сотые доли Ома. Но при таких токах они могут рассеивать мощность в половину Ватта и больше. Протекание тока по открытому каналу вызывает нагрев транзистора. Тепло при этом излучается в окружающее пространство через площадь корпуса транзистора. Если корпус будет очень маленьким, транзистор не сможет рассеять тепло и сгорит.
Кстати, обратите внимание: полевые транзисторы припаяны корпусом к площадкам печатной платы. Медные площадки хорошо проводят тепло, поэтому теплоотвод получается более эффективным
Но есть на той же материнской плате компоненты, по которым не протекают большие токи, и они не рассеивает большой мощности. Поэтому их можно сделать очень небольшими. Если мы заглянем внутрь компьютерного блока питания, то увидим там очень небольшие по размерам конденсаторы и резисторы. Они используют в цепях управления и обратной связи.
Такие элементы выглядят как цилиндрик или кирпичик с тонкими проволочными выводами. Монтаж этих компонентов ведется традиционным способом: через отверстия в плате элемент припаивается выводами к контактным площадкам платы. Это технология была освоена десятки лет назад. Е
е недостаток в том, что в плате нужно сверлить десятки или сотни отверстий. Это не самая простая технологическая операция. Чтобы избавиться от сверления (или уменьшить число отверстий) и уменьшить размеры готовых изделий, и придумали SMD компоненты. Материнские платы компьютеров содержат как обычные элементы с проволочными выводами, так и SMD компонентов. Последних – больше.
№3 – Чрезмерный припой
Избыток припоя накапливается на этом стыке, обратите внимание на округлую форму. (на картинке). Если ваша плата прошла через оборудование пайки волной и потребовала слишком много припоя, то вы получите избыточное накопление
Если ваша плата прошла через оборудование пайки волной и потребовала слишком много припоя, то вы получите избыточное накопление.
Обратите внимание на округлую форму на картинке и хотя этот избыточный припой все еще может образовывать электрическое соединение, становится уже трудно определить, что происходит внутри этой округленной массы. Причины чрезмерного припоя могут быть по следующим причинам:
Причины чрезмерного припоя могут быть по следующим причинам:
Не правильная ориентации компонентов одного типа в одном направлении.
Использование неправильной длины свинца к коэффициенту площадки во время вашего процесса проектирования.
Со стороны производителя, конвейерная лента могла работать слишком быстро.
Последовательность действий на примере смд-компонента
Допустим, на рабочей печатной поверхности ремонтируемого электронного блока находится сгоревшая смд-шка, нуждающаяся в демонтаже. Чтобы ее удалить и поставить новую, нужно выбрать для фена компактную насадку и подготовить флюс. Температурный режим на паяльном фене устанавливают в пределах 345-350 градусов при помощи регулятора. Потом наносят флюс на подлежащую замене деталь, и приступают к медленному «прогреву».
Напор воздуха в процессе не должен быть чересчур сильным, в противном случае есть риск сдуть рядом стоящие элементы. Виновника поломки продолжают греть до начала плавления припоя, что сразу будет заметно.
На прогрев может уйти минуты три, и это нормально, спешка не нужна. При продолжительном «упорстве» припоя нужно добавить градусов 5.
После разжижения припоя осторожно демонтируют смд деталь
В процессе важно не ушатать компонентов-соседей, так как они наверняка потеряли устойчивость из-за расплавления удерживающего их припоя
По завершению операции медной оплеткой нужно выполнить зачистку «пятачков» (контактных площадок), потом обеспечить мелкие бугорки на тех же местах паяльной пастой или припоем.
Исправный smd укладывают на старое место при минимальном количестве флюса. Греют деталь паяльным феном до кондиции, когда припой ярко заблестит, растекаясь по каждому из контактов.
Программа для расшифровки SMD деталей
Благодаря специальным программам для техников и профессионалов проще определить, что за деталь находится перед специалистом. Приложение расшифровывает элементы маркировки, присутствующие на корпусе. После нажатия кнопки проверки легко получить краткую расшифровку основных характеристик. Некоторые решения поддерживают поиск информации на дополнительных сайтах.
- Сначала вводят код SMD с упаковки.
- Потом указывают наименование прибора.
- Следующими используются кнопки для поиска относительно той или иной модели.
- Пользователь может увидеть собранные данные, сохранить их и присвоить файлу определённое название.
- Далее идёт выборка из базы компонентов, дающая описание производителя, типа корпуса, функционального назначения.
- Если есть — отображается чертёж.
- Назначение выводов компонента располагается в отдельной строке программы для расшифровки обозначений SMD деталей.
Вам это будет интересно Особенности индуктивного сопротивления
Возможные обозначения
Пайка в заводских условиях
Этот процесс происходит на основе группового метода. Пайка SMD-компонентов выполняется с помощью специальной паяльной пасты, которая равномерно распределяется тончайшим слоем на подготовленную печатную плату, где уже имеются контактные площадки. Этот способ нанесения называется шелкографией. Применяемый материал по своему виду и консистенции напоминает зубную пасту. Этот порошок состоит из припоя, в который добавлен и перемешан флюс. Процесс нанесения выполняется автоматически при прохождении печатной платы по конвейеру.
Заводская пайка SMD-деталей
Далее установленные по ленте движения роботы раскладывают в нужном порядке все необходимые элементы. Детали в процессе передвижения платы прочно удерживаются на установленном месте за счет достаточной липкости паяльной пасты. Следующим этапом происходит нагрев конструкции в специальной печи до температуры, которая немного больше той, при которой плавится припой. В итоге такого нагрева происходит расплавление припоя и обтекание его вокруг ножек компонентов, а флюс испаряется. Этот процесс и делает детали припаянными на свои посадочные места. После печки плате дают остыть, и все готово.
О многослойных платах
Монтаж в аппаратуре с SMD компонентами часто бывает достаточно плотным. Поэтому и дорожек самим платам надо больше, чтобы при дальнейшей эксплуатации не возникало проблем. На одну поверхность все дорожки влезть не могут, потому и был разработан многослойный вариант плат.
В плате будет больше слоёв, если само оборудование применяют достаточно сложное. Прямо внутри платы размещаются сами дорожки, увидеть их практически невозможно. Платы компьютеров и мобильных телефонов — пример использования подобных технологий на практике.
Обратите внимание! При перегреве многослойных плат они просто вздуваются, как пузырь. Межслойные связи начинают рваться, из-за чего главный компонент выходит из строя
Правильно подобранная температура — самый важный фактор при любом ремонте.
Иногда применяют обе стороны печатной платы для работы. Из-за этого плотность монтажа становится в два раза больше. Ещё одно преимущество современных SMT технологий. Материала для производства таких компонентов тоже уходит в несколько раз меньше. Себестоимость благодаря такой конструкции уменьшают.
Допустимые схемы
SMD-диоды и SMD-транзисторы
SMD-диоды
SMD-диоды бывают либо в форме цилиндра, либо прямоугольными. Распределение типоразмеров такое же, как и у дросселей.
Мощность SMD-транзисторов бывает малая, средняя и большая, разница в корпусах зависит как раз от этого параметра. Из них выделяют две группы – это SOT и DPAK. Интересно, что в одном корпусе может быть несколько компонентов, к примеру – диодная сборка.
Вообще сами по себе SMD-детали представляют огромный интерес не только для профессиональных радиолюбителей, но и для начинающих. Ведь если разобраться, то пайка таких печатных плат – дело не из легких. Тем приятнее научиться разбираться во всех маркировках чипов и научиться, четко следуя схеме, заменять перегоревшие SMD-детали на новые или демонтированные с другой платформы
К тому же многократно повысится и уровень владения паяльником, ведь при работе с чипами необходимо учитывать множество нюансов и соблюдать предельную осторожность
