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.

Последние несколько лет используются, согласно директиве RoHS , бессвинцовые припои. Это вызвано заботой об окружающей среде.

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.

Можно еще почитать:

Что такое полевой транзистор и как его проверить.

До встречи на блоге!