Для чего smd конденсаторы
SMD компоненты
В наш бурный век электроники главными преимуществами электронного изделия являются малые габариты, надежность, удобство монтажа и демонтажа (разборка оборудования), малое потребление энергии а также удобное юзабилити (от английского — удобство использования). Все эти преимущества ну никак не возможны без технологии поверхностного монтажа — SMT технологии (Surface Mount Technology), и конечно же, без SMD компонентов.
Что такое SMD компоненты
SMD компоненты используются абсолютно во всей современной электронике. SMD (Surface Mounted Device), что в переводе с английского — «прибор, монтируемый на поверхность». В нашем случае поверхностью является печатная плата, без сквозных отверстий под радиоэлементы:
В этом случае SMD компоненты не вставляются в отверстия плат. Они запаиваются на контактные дорожки, которые расположены прямо на поверхности печатной платы. На фото ниже контактные площадки оловянного цвета на плате мобильного телефона, на котором раньше были SMD компоненты.
Плюсы SMD компонентов
Самыми большим плюсом SMD компонентов являются их маленькие габариты. На фото ниже простые резисторы и SMD резисторы:
Благодаря малым габаритам SMD компонентов, у разработчиков появляется возможность размещать большее количество компонентов на единицу площади, чем простых выводных радиоэлементов. Следовательно, возрастает плотность монтажа и в результате этого уменьшаются габариты электронных устройств. Так как вес SMD компонента в разы легче, чем вес того же самого простого выводного радиоэлемента, то и масса радиоаппаратуры будет также во много раз легче.
У простых радиоэлементов всегда есть паразитные параметры. Это может быть паразитная индуктивность или емкость. Вот, например, эквивалентная схема простого конденсатора, где сопротивление диэлектрика между обкладками, R — сопротивление выводов, L — индуктивность между выводами.
В SMD компонентах эти параметры минимизированы, потому как их габариты очень малы. Вследствие этого улучшается качество передачи слабых сигналов, а также возникают меньшие помехи в высокочастотных схемах, благодаря меньшим значениям паразитных параметров.
SMD компоненты намного проще выпаивать. Для этого нам потребуется паяльная станция с феном. Как выпаивать и запаивать SMD компоненты, можете прочитать в статье как правильно паять SMD. Запаивать их намного труднее. На заводах их располагают на печатной плате специальные роботы. Вручную на производстве их никто не запаивает, кроме радиолюбителей и ремонтников радиоаппаратуры.
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.
Многослойные платы
Так как в аппаратуре с SMD компонентами очень плотный монтаж, то и дорожек в плате должно быть больше. Не все дорожки влезают на одну поверхность, поэтому печатные платы делают многослойными. Если аппаратура сложная и имеет очень много SMD компонентов, то и в плате будет больше слоев. Это как многослойный торт из коржей. Печатные дорожки, связывающие SMD компоненты, находятся прямо внутри платы и их никак нельзя увидеть. Пример многослойных плат — это платы мобильных телефонов, платы компьютеров или ноутбуков (материнская плата, видеокарта, оперативная память и тд).
На фото ниже синяя плата — Iphone 3g, зеленая плата — материнская плата компьютера.
Все ремонтники радиоаппаратуры знают, что если перегреть многослойную плату, то она вздувается пузырем. При этом межслойные связи рвутся и плата приходит в негодность. Поэтому, главным козырем при замене SMD компонентов является правильно подобранная температура.
На некоторых платах используют обе стороны печатной платы, при этом плотность монтажа, как вы поняли, повышается вдвое. Это еще один плюс SMT технологии. Ах да, стоит учесть еще и тот фактор, что материала для производства SMD компонентов уходит в разы меньше, а себестоимость их при серийном производстве в миллионах штук обходится, в прямом смысле, в копейки.
Рекомендую видео к просмотру — «Что такое SMD компоненты и как их паять»:
Особенности SMD конденсаторов
Схемотехника является современной и довольно сложной наукой с высоким порогом вхождения по уровню квалификации. Кто-то пытается освоить её самостоятельно, но, как правило, дело не заходит далее сборки простых электронных схем и ремонта бытовой техники. Для успешной самостоятельной сборки плат претенденты на звание радиолюбителя должны обладать базовыми знаниями в области физики, а также уметь правильно определять номинал того или иного электронного компонента.
Если площадь конденсатора или резистора позволяет, то на таких элементах практически всегда наносятся основные характеристики изделия, в противном случае у начинающего проектировщика и сборщика устройств могут возникнуть непреодолимые трудности. В этой статье будет рассказано о том, как узнать емкость конденсатора SMD, а также о способах определения других параметров такого вида изделий.
Что собой представляют SMD конденсаторы
Что такое SMD конденсаторы и для чего они нужны
Многие электронные компоненты имеют значительный размер и крепятся на плате с помощью проволочных ответвлений или широких ножек, как у микросхем. Для надежной фиксации контактные элементы таких деталей устанавливаются в специально сделанные отверстия, в которых они обволакиваются расплавленным припоем для обеспечения качественного электрического контакта.
Стандартный монтаж радиодеталей
Если рассеиваемая мощность резисторов или номинал конденсаторов слишком мал, то нет необходимости делать такое изделие слишком объемным. Установка элементов этого типа методом сверления платы вынудило бы разработчиков электронных схем выделять неоправданно большую площадь печатной схемы для их установки. Логичным решением этой проблемы является использование SMD компонентов.
SMD технология (Surface Mounted Device) — метод установки электронных деталей без сверления платы. Такой компонент просто припаивается с одной стороны поверхности, тем самым позволяя экономить значительную площадь, не снижая ее прочность наличием большого количества микроотверстий.
Обратите внимание! Методом поверхностного монтажа могут быть установлены не только конденсаторы, но и резисторы, транзисторы и микросхемы.
Применение SMD компонентов позволяет максимально оптимизировать расположение деталей на плате. Благодаря использованию этой технологии схемы сложных устройств можно изготовить относительно малых размеров, что особенно актуально при проектировании мобильных изделий.
Виды SMD конденсаторов
Разбираться в видах конденсаторов, монтирующихся методом поверхностного закрепления, необходимо каждому радиолюбителю. Такие изделия могут отличаться не только по емкости, но и по напряжению, поэтому игнорирование условий использования деталей может привести к тому, что они выйдут из строя.
Электролитические компоненты
Электролитические SMD конденсаторы не отличаются принципиально от стандартных изделий. Такие электронные компоненты наиболее часто представляют собой бочонки, в которых под алюминиевым корпусом располагается скрученный в цилиндр тонкий металл, а между ним твердый или жидкий электролит.
Электролитические SMD конденсаторы
Основное отличие такой детали от стандартного электролитического элемента заключается в том, что его контакты закреплены на плоской диэлектрической подложке. Такие изделия очень надежны в эксплуатации, особенно удобны в том случае, когда необходимо установить новое изделие при минимальных временных затратах. Кроме этого, во время пайки изделие не перегревается, что очень важно для электролитических конденсаторов.
Керамические компоненты
В керамических элементах в качестве диэлектрика применяется фарфор либо аналогичные неорганические материалы. Основное достоинство таких изделий заключается в устойчивости к высоким температурам и возможности производства изделий крайне малых размеров.
Важно! SMD конденсаторы керамического типа также устанавливаются методом пайки на печатную плату.
Визуально такой элемент, как правило, напоминает небольшой кирпичик, к которому с торцов припаиваются контактные площадки.
Керамические SMD конденсаторы
В отличие от радиодеталей стандартных размеров SMD элементы небольшого размера вначале приклеивают к плате, а уже потом припаивают выводы. На производстве керамические изделия этого типа устанавливаются специальными автоматами.
Маркировка танталовых SMD конденсаторов
Танталовые SMD конденсаторы устойчивы к повышенным механическим нагрузкам. Такие изделия также могут быть изготовлены в виде небольшого параллелепипеда, к которому с боковых сторон припаиваются контактные выводы. Тантал представляет собой очень прочный металл, обладающий высокими показателями пластичности. Фольга из этого материала может иметь толщину в сотые доли миллиметра.
К сведению! Благодаря наличию определенных физических свойств на основе тантала удается изготовить радиодетали высочайшей точности.
Танталовые конденсаторы, как правило, имеют небольшие размеры корпуса, поэтому нанести полную маркировку на изделия, выполненные в корпусе типоразмера «А», не всегда представляется возможным. Зная особенности обозначения радиодеталей этого типа, можно легко определить номинал изделия. Максимально допустимое напряжение в вольтах для танталовых изделий обозначается латинскими буквами:
Обратите внимание! Емкость изделий указывается в микрофарадах после буквы «μ», а положительный контакт — жирной линией.
Обозначение SMD конденсаторов
Чтобы установить номинал SMD конденсатора, потребуется тщательно изучить его маркировку. На больших по размеру элементах, как правило, наносится основная информация не только о его номинале, но и указывается логотип производителя.
При выяснении параметров маленьких кирпичиков придется потратить определенное количество времени, ведь даже при наличии на их корпусе необходимых сведений увидеть символы на их поверхности невооруженным глазом вряд ли получится.
Важно! В зависимости от типа конденсатора обозначения его параметров также могут существенно отличаться, что необходимо учитывать в работе.
Маркировка керамических SMD конденсаторов
Небольшие керамические конденсаторы SMD маркируются буквенно-цифровым кодом, состоящим из 3 символов. Первый указывает на минимальное значение рабочей температуры, например:
Второй символ указывает на верхний предел нагрева радиодетали:
Третий символ указывает на точность электронного компонента:
Ёмкость небольших керамических SMD конденсаторов указывается в пикофарадах. Чтобы сэкономить площадь небольшого радиоэлемента, основное число мантисса закодировано в букве латинского алфавита. В таблице, указанной ниже, приведен полный список подобных обозначений.
Таблица с закодированными символами
После цифры указывается множитель, например, обозначение на керамическом конденсаторе Х3 означает, что конденсатор имеет емкость 7,5 * 10 ^ 3 Pf.
Обратите внимание! Перед кодом, обозначающим емкость керамического SMD конденсатора, может стоять латинская буква, которая указывает на бренд производителя электронного компонента.
Если площадь керамического конденсатора этого типа достаточно велика, то на ней может быть отображен тип диэлектрика. С этой целью применяются:
Учитывая все выше изложенное, можно быть уверенным в том, что если SMD конденсатор не подгорел или не изменил цвет поверхности по другим причинам, то всегда можно определить его номинал по нанесенной на его корпусе маркировке.
Маркировка электролитических SMD конденсаторов
Электролитические конденсаторы этого типа, как правило, имеют относительно большие размеры, поэтому многие параметры таких элементов указываются без шифрования. То есть максимальное значение напряжения будет указано цифрой и буквой «V», а емкость — mF.
Маркировка электролитических SMD конденсаторов
В некоторых случаях номинал SMD конденсатора электролитического типа также может быть закодирован. Как правило, для этой цели используется 4 символа (одна буква и 3 цифры). Первый символ — это напряжение в вольтах:
Обратите внимание! В трех следующих цифрах закодирована информация о емкости конденсатора (2 цифры + множитель).
Таким образом даже на очень небольших по размеру электролитических SMD конденсаторах может быть нанесена маркировка с информацией об основных параметрах изделия.
Как определить емкость, номинал и напряжение SMD конденсаторов
Выше была изложена подробная информация о том, как правильно определять номинал SMD конденсаторов по маркировке. Основная сложность при выполнении такой операции заключается в том, что символы могут быть настолько малы, что их невозможно идентифицировать невооруженным глазом. В такой ситуации рекомендуется использовать лупу либо любой другой увеличительный прибор с подходящей кратностью, а также установить качественное освещение в месте проведения подобных исследований.
Лупа для радиолюбителя
Обратите внимание! Иногда на поверхности радиоэлемента не читаются либо полностью отсутствуют обозначения, поэтому каждому радиолюбителю следует знать, как определить емкость электролитического конденсатора без маркировки. Для выполнения такой работы не обойтись без специального измерительного прибора.
Для получения корректных показателей перед началом измерения емкости конденсатора радиоэлемент необходимо полностью разрядить.
Предельное напряжение измеряется на конденсаторе, который устанавливается в электронную схему, где данный элемент может быть безопасно подключен к электрическому напряжению. После отключения источника тока проводят измерение напряжения на контактах радиодетали. Полученное значение в вольтах следует умножить на 1,5 для получения точного значения этого параметра.
Напряжение можно измерить дешевым мультиметром
Конденсаторы SMD являются очень удобными при самостоятельной сборке различных схем, а при автоматическом монтаже благодаря им удается добиться максимальной компактности расположения радиодеталей. Зная принципы расшифровки обозначения таких элементов, можно без каких-либо затруднений проектировать и собирать даже сложные устройства в домашних условиях.
Что такое SMD компоненты и зачем они нужны
Приветствую, друзья!
Мы уже рассказывали, как устроены некоторые «кирпичики», из которых сделаны компьютеры и периферийные устройства.
Любители копать поглубже читали здесь, как работают транзисторы и диоды.
Сейчас мы посмотрим, какие еще штуковины производители запихивают в электронную технику.
Для начала отметим — технический прогресс заключается и в уменьшении размеров электронных компонентов.
Обычные элементы и SMD компоненты
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.
Ее 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.
Как выглядят SMD компоненты?
SMD (Surface Mounted Device) — это компоненты, предназначенные для поверхностного монтажа.
SMD резисторы и конденсаторы выглядят как кирпичики.
Без проволочных выводов!
По краям и торцам кирпичика нанесен слой припоя.
Этими местами эти элементы припаивается к контактным площадкам.
Монтаж электронных плат ведется, естественно, автоматизированными системами.
SMD элементы сначала приклеивают, а затем припаивают.
Интересно отметить, что надежность пайки бессвинцового припоя ниже, чем припоев, содержащих свинец. Поэтому директива RoHS не распространяется, в частности, на военные изделия и активные имплантируемые медицинские устройства.
SMD диоды и стабилитроны выглядят как кирпичики с очень короткими выводами (0,5 мм и меньше), либо как цилиндрики с металлизированными торцами.
SMD транзисторы бывают в корпусах различных размеров и конфигураций.
Широко распространены, например, корпуса SOT23 и DPAK. Выводы могут располагаться с одной или двух сторон корпуса.
Микросхемы для поверхностного монтажа можно условно разделить на два больших класса.
У первого выводы располагаются по сторонам корпуса параллельно поверхности платы.
Такие корпуса называются планарными.
Выводы могут быть с двух длинных или со всех четырех сторон.
У микросхем другого класса выводы делаются в виде полушаров снизу корпуса.
Как правило, в таких корпусах делают большие микросхемы (чипсет) на материнских платах компьютеров или видеокартах.
Интересно отметить, что на традиционные элементы вначале наносилась цифровая маркировка.
На резисторах, например, наносили тип, номинальное значение сопротивления и отклонение. Затем стали использовать маркировку в виде цветных колец или точек. Это позволяло маркировать самые мелкие элементы.
В SMD элементах используются буквенно-цифровая (там, где позволяет типоразмер) и цветовая маркировка.
Что дает применение SMD компонентов?
При использовании SMD компонентов не нужно сверлить отверстия в платах, формировать и обрезать выводы перед монтажом. Сокращается число технологических операций, уменьшается стоимость изделий.
SMD компоненты меньше обычных, поэтому плата с такими элементами и устройство в целом будут более компактными.
Мобильный телефон без SMD элементов не был бы в полном смысле мобильным.
SMD компоненты можно монтировать с обеих сторон платы, что еще больше увеличивает плотность монтажа.
Устройство с SMD элементами будет иметь лучшие электрические характеристики за счет меньших паразитных емкостей и индуктивностей.
Есть, конечно, и минусы. Для монтажа SMD компонентов нужно специальное оборудование и технологии. С другой стороны, монтаж электронных плат давно осуществляется автоматизированными комплексами. Чего только не придумает человек!
При ремонтных работах во многих случаях можно монтировать и демонтировать SMD компоненты.
Однако и здесь не обойтись без вспомогательного оборудования. Припаять микросхему в BGA корпусе без паяльной станции невозможно! Да и планарную микросхему с сотней выводов утомительно паять вручную. Разве только из любви к процессу…
В заключение отметим, что предохранитель тоже могут иметь SMD исполнение.
Такие штуки используют на материнских платах для защиты USB или PS/2 портов.
Пользуясь случаем, напомним, что устройства с PS/2 разъемами (мыши и клавиатуры) нельзя переключать «на ходу» (в отличие от USB).
Но если случилась такая неприятность, что PS/2 устройство перестало работать после «горячей» коммутации, не спешите хвататься за голову.
Проверьте сначала SMD предохранитель вблизи соответствующего порта.