目前,電子元器件正朝著短、小、輕、薄的方向發展。表面安裝元件(SMD)亦稱表貼元件或貼片式元件,現已廣泛用於筆記本電腦、智慧型儀器和家用電器(如數位相機、數碼攝像機、彩色電視機)中。與此同時,表面安裝技術(SMT)也得到迅速推廣,正逐步取代傳統的印製板打孔安裝技術,從而引起了電子行業的一場革命。
所謂表面安裝是將微型化的表面安裝積體電路(SMIC)和表面安裝元件,用貼上工藝直接安裝在印製板上,再用波峰焊機焊接,由此取代傳統的打孔焊接工藝,使印製板安裝密度大為增加,可靠性得到明顯提高。目前,全世界生產的電子元件中已有50%屬於表面安裝元器件或組件,預計到2010年全球電子元件的片狀化率可達90%。
片狀元器件的分類情況大致如下。
1.片狀元件
片狀元件有片狀電阻器,片狀網路電阻,片狀熱敏電阻器,片狀電位器,片狀電容器,片狀微調電容器,片狀電感器,片狀石英晶體等。
2.片狀器件
片狀器件有片狀二極體,片狀整流管,片狀發光二極體,片狀肖特基二極體,片狀快恢復二極體,片狀穩壓管,片狀電晶體,片狀場效應管,片狀積體電路(如小型化的SOIC)等。
2用萬用表檢測片狀二極體和整流管
常見的片狀二極體分圓柱形、矩形兩種。圖1.4.1(a)所示的是圓柱形片狀二極體的外形。其特點是沒有引線。兩個端面就作為正、負電極。這類管子由內部PN結(晶片)、外殼,金屬電極組成,外形尺寸有φ5mm×5mm等規格,外殼一般呈黑色。圖1.4.1(b)所示的是矩形片狀二極體的外形。它有三條長度僅為0.65mm的短引。矩形片狀二極體的種類較多,用途各有不同。根據內部所含二極體的數量,可劃分成單管、對管(亦稱雙管)。對管中又分共陽(正極)對管、共陰(負極)對管、串聯對管等形式。矩形片狀二極體內部結構如圖1.4.2所示,NC表示空腳。
圓柱形片狀整流二極體的體積稍大,外形如小鈕扣般大小,故俗稱作鈕扣式二極體。圖1.4.3所示的是國外生產的AR25系列圓柱形片狀整流二極體的外形。其殼體呈黑色,兩端為圓形紫銅片電極,最大外形尺寸為φ7.5ram×5mm。該系列產品的主要技術指標見表1.4。檢測片狀二極體的方法與普通二極體相同,主要包括利用萬用表電阻擋測量正、反向電阻,判定管子的正、負極,測量正嚮導通壓降Uf。在測量正、反向電阻時應選擇R×1k擋,測量導通壓降時應選R×100擋或R×10擋。片狀整流二極體的額定電流比較大,建議選擇R×1擋,這樣測出的坼與典型值更接近。
實例1:檢測一隻型號不明的圓柱形片狀二極體。用500型萬用表R×1k擋測得正向電阻為4kΩ,反向電阻為無窮大,由此可確定正、負極位置。另用R×10擋按正向接法(即黑表筆接正極,紅表筆接負極)測量電阻時,指針倒數偏轉格數n′=20.5格,故Uf=0.03V/格×20.5格=0.615V。由此判定被測管為矽二極體。
實例2:檢測一隻AR25G型片狀整流二極體。將500型萬用表撥至R×l擋,按正向接法測得,n′=25.5格。不難求出Uf=0.765V。
注意事項:
在業餘條件下可使用20~30W電烙鐵焊接表面安裝元件。焊接前先給焊盤吃好錫,再用尖嘴鑷子夾住元器件擺放在焊盤之間,最後用電烙鐵焊好。焊接時應注意以下幾點:①不能讓焊錫流到元器件電極之間的絕緣層上;②每個焊點的焊接時間宜控制在3~5s以內;③為便於固定,可先在元器件殼體絕緣層上塗一點粘膠劑(如強力膠、502膠),貼上在印製板的兩個焊盤之間,等膠固化後再焊接;④對於常用的圓柱形片狀元件,可以自制一個叉指形專用電烙鐵頭,這樣一次即可焊好兩個電極。
常見的片狀二極體器件有:肖特基二極體、開關二極體、矽穩壓二極體、變容二極體和複合二極體五種類型。
1.肖特基二極體
該類管pn結電容很小,約lpF,既可在超高頻及甚高頻波段作檢波管,又適用於高速開關電路及高速數字電路。常見的肖特基二極體封裝形式主要有兩種:一種是片狀二腳封裝,見附錄圖1(a); 另一類為片狀SOT-23封裝(MMBD),見附錄A圖1(b)。SOT-23封裝的1腳是二極體的正極,2腳是空腳,3腳是二極體的負極。
附錄A圖1 片狀二極體
(a)片狀二腳封裝(b)片狀SOT-23封裝
2.矽穩壓二極體
穩壓值在2~30V之間,額定功率為0.5W的片狀矽穩壓二極體的封裝多採用SOT-23形式,額定功率為1W的多採用SOT-89封裝,見附錄A圖2。
附錄A圖2 SOT-89封裝
3.開關二極體
該類管子運用於數字脈衝電路及電子開關電路,片狀開關管分為單開關二極體和複合開關二極體兩大類,其型號及性能指標見附錄A表1。
附錄A表1 片狀開關二極體型號及性能
4.複合二極體
所謂“複合二極體”是指在一個封裝內,包含有2個以上的二極體,以滿足不同的電路工作要求。複合二極體不僅可以減小元器件的數量和體積,更重要是能保證同一個封裝內二極體參數的一致性。複合二極體的組合形式有共陰極式、共陽極式、串聯式和獨立式等類型,如附錄A圖3所示。複合二極體的常見封裝形式有;SOT-23、SC-70、 EM-3、SOT-89等,見附錄A圖4。
附錄A圖3 複合二極體的組合方式
(a)共陰式 (b)串聯式 (c)共陽式 (d)獨立式
附錄A圖4 複合二極體的封裝方式
(a)SOT-23 (b)SC-70 (c)SOT-89 (d)EM-3
(二)片狀三極體
近年來,無引腳的片狀器件,特別是微型片狀三極體在彩色電視機、行動電話、錄像機、袖珍式隨身聽、計算機等電子產品中大量採用,這種器件在安裝時貼焊在印刷銅箔面,對這一新工藝和新器件的了解將有助於從事電子產品開發與維護。
1.片狀三極體外形
額定功率在 100~200 mW的小功率三極體大都採用SOT-23形式封裝,見圖附錄圖5(a),其中 1腳為基極,2腳為發射極,3腳為集電極。大功率三極體多採用SOT-89形式封裝,見圖附錄A圖5(b),其功率為1~1.5W,1腳為基極,2腳與4腳內部連線在一起作為集電極,使用時可任接其中的一腳,3腳為發射極。
附錄A圖5 片狀三極體封裝形式
(a)SOT-23封裝 SOT-89封裝
2.帶阻片狀三極體
帶阻三極體是指在三極體的管芯內加入一隻電阻R1或兩隻電阻R1、R2,如圖附錄A圖6所示。不同型號的帶阻片狀三極體R1和R2可以有不同的阻值,形成一整體系列,這種器件在設計、安裝時可省去偏置電阻,減小了安裝元件的數量,有利電子產品小型化。帶阻片狀三極體的封裝有SOT-23、SC-70和EM3等形式。附錄A表2列舉了部分帶阻片狀三極體型號及特性。
附錄A圖6 帶阻片狀三極體
附錄A表2 常用帶阻片狀三極體型號及特性
3.複合雙三極體
複合雙三極體是指一個封裝內包含有兩隻三極體,有些並帶有偏置電阻。該類片狀器件品種齊全,可以滿足不同電路的使用要求,其外型封裝常見的有SOT-36、SOT-25、UM-6等形式,見附錄A圖7。
附錄A圖7 複合雙三極體的封裝與尺寸大小
(a)SOT-36封裝 (b)SOT-25封裝 (c)UM-6封裝
片狀二極體和三極體,與對應的通孔器件比較,體積小,耗散功率也較小,其他參數變化不大。電路設計時,應考慮散熱條件,可通過給器件提供熱焊盤、將器件與熱通路連線,或用在封裝頂部加散熱片的方法加快散熱。還可採用降額使用來提高可靠性,即選用額定電流和電壓為實際最大值的1.5倍、額定功率為實際耗散功率的2倍左右的管子。