lin第2章电子组装技术表面组装元器件

第2章表面组装元器件•表面组装元器件又称为片式元器件，也叫贴片元器件，是适应当代电子产品微小型化和大规模生产的需要发展起来的微型元器件，现广泛应用于电子产品中，具有体积小、重量轻、高频特性好，无引线或短引线、安装密度高、可靠性高、抗振性能好、易于实现自动化、适合表面组装、成本低等特点。表面组装元件（SMC:SurfaceMountedComponents）若从外形来分：主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。若从种类来分：可分为片式电阻器、片式电容、片式电感、片式机电元件。若从封装形式来分：有陶瓷封装、塑料封装、金属封装等。2.1表面组装矩形片式电阻器•表面组装电阻器可分为矩形片式电阻器和圆柱形片式电阻器如图所示。•矩形片式电阻器的电阻值的范围是10Ω～3300kΩ，其外形尺寸长为0.6mm～3.2mm，宽为0.3mm～2.7mm，厚为0.3mm～0.7mm。•圆柱形片式电阻器的电阻值的范围是4.7Ω～1000kΩ，外形尺寸长为3.5mm～5.9mm，直径为1.4mm～2.2mm。•表面组装电阻器一般为黑色，外形太小的表面末标出其阻值，而是标记在包装袋上，外形稍大的片式电阻器也有在外表标出阻值大小。矩形片式电阻器的基本结构•矩形片式电阻器的基本结构是多层结构。•厚膜型的第一层是扁平的高纯度AL2O3陶瓷基片，第二层在基板上印刷金属电阻体浆料（RuO2），烧结后经光刻而成；第三层是低熔点玻璃釉保护层，另外在端面涂敷电极浆料制作成可焊端子，即为引线端。•薄膜型电阻是在基体上溅镀一层镍铬合金而成，薄膜型电阻性能稳定，阻值精度高，但价格较贵，由于在电阻层上涂覆特殊的低熔点玻璃釉涂层，故电阻在高温，高温下性能非常稳定。矩形片式电阻器的端电极结构•矩形片式电阻器的端电极也有三层结构，俗称三层端电极，最内层为银钯合金，它与陶瓷基有良好的结合力称为内电极，中间层为镀镍层，它是防止在焊接期间银层的浸析，最外层为助焊层，不同的国家采用不同的材料，日本通常采用Sn-Pb合金，厚度为0.025mm，美国则采用Ag-Pd合金。矩形片式电阻器的工艺流程•制备陶瓷基片→背电极印刷（Ag-Pd）→烧结→面电极印刷→烧结→电阻体印刷（RuO2）→烧结→一次玻璃釉（浆料）印刷→烧结→激光刻调阻值→二次玻璃釉（浆料）印刷→标记印刷→烧结→一次切割→封端→烧结→二次切割→电镀电极→测试分选→编带包装。矩形片式元器件焊盘尺寸矩形片式电阻器的标识•一种是在元件上的标注，当矩形片式电阻阻精度为5%时，采用3个数字表示。跨接线记为000，阻值小于10Ω，在两个数字的间补加“R”表示，阻值在10Ω以上的，则最后一数值表示增加的零的个数。•另一种是在料盘上的标注。如RC05K103JT其中，左起两位RC为产品代号，表示矩形片状电阻器，左起第3、4位05表示型号(0805)，第5位表示电阻温度系数，K为±250，左起第6到第8位表示电阻值，如103表示电阻值为：10kΩ.左起第9位表示电阻值误差，如J为±5%；最后一位表示包装，T为编带包装圆柱形片式电阻器圆柱形片式电阻器的基板与电阻材料及制作工艺等与矩形片式电阻器基本一样。圆柱形片式电阻器的制造工艺•制备电阻瓷棒→在电阻瓷棒上被覆电阻浆料层→压装金属帽盖→刻槽调整阻值→清洗→涂保护漆→打印标记→测试分选→编带包装。圆柱形片式电阻的标识圆柱形片式电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。其标识如图所示，不同颜色代表不同数字，以表示标称值和精度。标称阻值系列可参照(GB2691—8l)阻值允许偏差为J(±5％)，采用E24系列，用三条色环标志：第一、二条表示有效数字，第三条表示前两位有效数字乘以10的指数。ERO型金属膜电阻器，阻值允许偏差为G(±2％)的采用E96系列，电阻值允许偏差为F(±1％)的采用E192系列，用五条色环标志；第一、二、三条表示有效数字，第四条表示前三位有效数字乘以10的指数，第五条表示阻值允许偏差。2.3表面组装电位器•表面组装电位器又称为片式电位器(ChipPotentiometer)是一种可连续调节的可变电阻器。其形状有片状、圆柱状、扁平矩形等结构的各类电位器，它在电路中起到调节分电路电压和分电路电阻的作用。•片式电位器有四种不同的外形结构：•（1）敞开式结构（2）防尘式结构•（3）微调式结构（4）全密封式结构片式电位器型号有3型、4型和6型片式电位器的焊盘尺寸2.4电阻网络电阻网络可分为厚膜电阻网络和薄膜片式电阻网络两大类。厚膜电阻网络具有体积小、重量轻、机械强度高、高频特性好、适应再流焊与波峰焊、电性能稳定、可靠性高、能与自动装贴设备匹配；符合RoHS指令要求等特点，符合小型化、高密度组装要求。电阻网络的焊盘尺寸2.5表面安装电容器•电容器是电子电路中不可缺少的元件，它在调谐电路、旁路电路、耦合电路、滤波电路中起着重要的作用。表面组装用电容器简称片式电容器，适用于表面组装的电容器已发展到多品种、多系列的片式电容器。按外形、结构和用途来分类，可达数百种，在实际应用中，表面安装电容器中有80%是多层片状瓷介电容器，其次是表面安装铝电解电容器和钽电解电容。多层片式瓷介电容器片式瓷介电容结构图和外型图图为MLC的结构图和外形图。陶瓷介电体是根据不同的电性能参数专门配制而成。在陶瓷介电体内部，根据不同电容量的需要有多层并联的内电极．内电极可由Pb、Rt、Au、Ag等贵金属或它们的合金组成。目前也有用金属Ni、Fe、Cu等制作内电极。陶瓷介电体和内电极构成的坯体经高温烧结为一个整体．故而MLC又简称为独石电容器．图2—17中内部电极一般采用交替层叠的形式,根据电容量的需要，少则二、三层，多则数十层。日本NEC制作电容量为0.1µF的MLC时，内电极已达120层。多层片式瓷介电容器•多层片式瓷介电容器简称陶瓷电容器，它以陶瓷为介质，涂敷金属薄膜(一般为银)经高温烧结而形成电极，再在电极上焊上引出线，外表涂上保护漆，或用环氧树脂、酚醛树脂封装，即成为瓷介电容器。•1、瓷介电容器常用的陶瓷介质材料有以下三类：•I型电容器陶瓷（国内型号为CC41）：它的介电常数一般小于100。•Ⅱ型电容器陶瓷（国内型号为CT41）：它的介电常数一般大于1000。•Ⅲ型电容器陶瓷：它具有很高的介电常数，广泛应用于对容量稳定性和损耗要求不高的场合。•多层片状陶瓷电容器由片状陶瓷膜叠起来烧结而成。由于它的每片陶瓷膜很薄，因此具有容量大、体积小的特点。片式瓷介电容器的特点:•（1）由于电容器的介质材料为陶瓷，所以耐热性能良好，不容易老化。•（2）瓷介电容器能耐酸碱及盐类的腐蚀，抗腐蚀性好。•（3）低频陶瓷材料的介电常数大，因而低频瓷介电容器的体积小、容量大。•（4）陶瓷的绝缘性能好，可制成高压电容器。•（5）高频陶瓷材料的损耗角正切值与频率的关系很小，因而在高频电路可选用高频瓷介电容器。•（6）陶瓷的价格便宜，原材料丰富，适宜大批量生产。•（7）瓷介电容器的电容量较小，机械强度较低。多层片式瓷介电容器的结构•陶瓷介电体是根据不同的电性能参数专门配制而成。在陶瓷介电体内部，根据不同电容量的需要有多层并联的内电极．内电极由Pb、Rt、Au、Ag等贵金属或它们的合金组成。目前也有用金属Ni、Fe、Cu等制作内电极。陶瓷介电体和内电极构成的坯体经高温烧结为一个整体．故又称为独石电容器．•片式瓷介电容器内部电极一般采用交替层叠的形式,根据电容量的需要，少则二、三层，多则数十层。日本NEC制作电容量为0.1µF的MLC时，内电极已达120层。MLC的制造工艺•多层陶瓷电容器的制造工艺流程是先配制陶瓷浆料，后在流延机上制作陶瓷膜片，然后在若干片陶瓷薄膜坯上网印内部电极桨料，经叠合、粘接、层压后一次绕结成一块整体，再按事先设计好的路径切割成条料，再涂敷外电极，经过高温烧结，获得电容器芯子，然后用树脂进行封装而成，最后印上标识字符，就获得小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型多层陶瓷电容器。2.5.2表面组装铝电解电容器•表面组装铝电解电容器，又叫片式铝电解电容器。可分为液体电解质片式铝电解电容器和固体电解质片式铝电容器两大类。•从结构上分：要有卧式结构和立式结构两种。卧式优点为高度低，最高尺寸不超过4.5mm，缺点是贴装面积大，不适宜高密度组装；立式安装面积小，适宜高密度组装。目前片式铝电解电容以立式结构为主。•按外形和封装材料的不同，可分为矩形铝电解电容器（树脂封装）和圆柱形电解电容器（金属封装）两类。金属封装和树脂封装片式电解电容器液体电解质片式铝电解电容器液体电解质片式铝电解电容器的特点：它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理，做正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路中，使用时，正、负极不能接反。液体电解质片式铝电解电容器的结构：电容器的阳极箔：是用高纯度的铝箔（含铝99.9％－99.99％）经电解腐蚀(弱酸)阳极氧化而成；阴极箔：用低纯度的铝箔（含铝99.5％－99.8％）电解腐蚀获得。用电解纸将阴阳两极隔离，绕成电容器的芯子，的后，将电容器芯子放入电解液（最常用普通铝电解液是硼酸铵乙二醇系电解液，还有添加剂和溶剂。）中浸透、密封，铆接铝电极引线，最后用金属铝壳或耐热环氧树脂进行封装，获得片式铝电解电容器。液体电解质铝电解电容的制造工艺•制备高纯度铝箔电化学腐蚀处理按设计裁剪成形铆接铝引线用电解纸作衬垫隔离卷绕成型浸渍电解液密封铆接外引线装配用环氧树脂封装检测包装。固体电解质片式铝电解电容器•固体电解质片式铝电解电容器采用有机导电化合物作为工作电解质，以导电有机高分子聚合物作为产品的实际阴极（实际上就是电解质），具有高频低阻抗、高温稳定、快速放电、减小体积、无漏液现象，与液体电解质片式铝电解电容器比较具有大容量、低阻抗、无电解质泄漏、高温长寿命(在85℃的工作环境中，寿命最高可达40,000小时)等优点，并具有耐反向电压的能力。2.5.3片式钽电解电容器•片式钽电解电容器，是用金属钽做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽表面生成的氧化膜作为介质制成。矩形钽电解电容外壳为有色塑料封装，一端印有深色标志线，为正极，在封面上有电容量的数值及耐压值，一般有醒目的标志，以防用错，其外形如图所示。片式钽电解电解器的电解质是固体,并可以在其上直接连接引出线，因而体积小，使用寿命长,将逐步替代铝电解电容器。钽电解电容器单位体积容量大，电解质响应速度快，因此在需要高速运算处理的大规模集成电路中应用广泛，如计算机主板，现在用在手机中的钽电容器，约占36.2%，平均一部手机应用钽电解电容器从5只至20只不等；其次为AV影音产品，约占32%；笔记本电脑方面应用占15.1%和其他稳定性高的军用和民用整机设备中。2.5.4片式云母电容器•片式云母电容器其形状多为方块状，云母电容器采用天然云母作为电容极间的介质，其耐压性能好。云母电容由于受介质材料的影响，容量不能做的太大，一般容量在10PF-10000PF之间，而且造价相对其它电容器高。云母电容器可以做成很小的电容量，具有高稳定性，高可靠性，温度系数小的特点。其外形和内部结构如图所示。云母电容器制造工艺：将银浆料印在云母上作为金属极板，经层叠、热压形成电容胚体，制作外电极，其端头是典型的三层结构。最后完成电极连接，封装成型、打印标记，编带包装。云母电容器用途：用于高频振荡，脉冲等要求较高电路，实际电路中应用不多。2.5.6片式微调电容器•片式微调电容器是电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值的电容器，其外形如图所示。片式微调电容器实际上就是微调电容器的片式化。随着电子技术的高速发展，微调电容的尺寸仍然在不断缩小，应用在一些体积小的场合，如有线电视、遥控器、报警器、对讲机等领域。2.6片式电感器•片式电感器亦称表面贴装电感器，它与其它片式元器件（SMC及SMD）一样，是适用于表面贴装技术（SMT）的新一代无引线或短引线微型电子元件，其引出端的