SMD компоненти. SMD компоненти Якщо smd конденсатор змінив колір

У наш бурхливий вік електроніки головними перевагами електронного вироби є малі габарити, надійність, зручність монтажу і демонтажу (розбирання обладнання), мале споживання енергії а також зручне юзабіліті ( від англійського - зручність використання). Всі ці переваги ну ніяк не можливі без технології поверхневого монтажу - SMT технології ( Surface Mount Technology), І звичайно ж, без SMD компонентів.

Що таке SMD компоненти

SMD компоненти використовуються абсолютно у всій сучасній електроніці. SMD ( Surface Mounted Device), Що в перекладі з англійської - "прилад, що монтується на поверхню". У нашому випадку поверхнею є друкована плата, без наскрізних отворів під радіоелементи:

В цьому випадку SMD компоненти не вставляються в отвори плат. Вони запаюються на контактні доріжки, Які розташовані прямо на поверхні друкованої плати. На фото нижче контактні площадки олов'яного кольору на платі мобільного телефону, на якому раніше були SMD компоненти.

Плюси SMD компонентів

найбільш великим плюсом SMD компонентів є їх невеликі габарити. На фото нижче прості резистори і:

Завдяки малим габаритам SMD компонентів, у розробників з'являється можливість розміщувати велика кількість компонентів на одиницю площі, ніж простих вивідних радіоелементів. Отже, зростає щільність монтажу і в результаті цього зменшуються габарити електронних пристроїв. Так як вага SMD компонента в рази легше, ніж вага того ж самого простого вивідного радіоелементу, то і маса радіоапаратури буде також набагато простіше.

SMD компоненти набагато простіше випоювати. Для цього нам буде потрібно з феном. Як випоювати і запаювати SMD компоненти, можете прочитати в статті як правильно паяти SMD. Запаювати їх набагато важче. На заводах їх розташовують на друкованій платі спеціальні роботи. Вручну на виробництві їх ніхто не запаює, крім радіоаматорів і ремонтників радіоапаратури.

багатошарові плати

Так як в апаратурі з SMD компонентами дуже щільний монтаж, то і доріжок в платі має бути більше. Не всі доріжки влазять на одну поверхню, тому друковані плати роблять багатошаровими. Якщо апаратура складна і має дуже багато SMD компонентів, то і в платі буде більше шарів. Це як багатошаровий торт з коржів. Друковані доріжки, що зв'язують SMD компоненти, знаходяться прямо всередині плати і їх ніяк не можна побачити. Приклад багатошарових плат - це плати мобільних телефонів, Плати комп'ютерів або ноутбуків (материнська плата, відеокарта, оперативна пам'ять і т.д).

На фото нижче синя плата - Iphone 3g, зелена плата - материнська плата комп'ютера.

Все ремонтники радіоапаратури знають, що якщо перегріти багатошарову плату, то вона здувається міхуром. При цьому міжшарові зв'язку рвуться і плата приходить в непридатність. Тому, головним козирем при заміні SMD компонентів є правильно підібрана температура.

На деяких платах використовують обидві сторони друкованої плати, при цьому щільність монтажу, як ви зрозуміли, підвищується вдвічі. Це ще один плюс SMT технології. Ах да, варто врахувати ще й той фактор, що матеріалу для виробництва SMD компонентів йде в рази менше, а собівартість їх при серійному виробництві в мільйонах штук обходиться, в прямому сенсі, в копійки.

Основні види SMD компонентів

Давайте розглянемо основні SMD елементи, які використовуються в наших сучасних пристроях. Резистори, конденсатори, котушки індуктивності з малим номіналом, і інші компоненти виглядають як звичайні маленькі прямокутники, а точніше, паралелепіпеди))

На платах без схеми неможливо дізнатися, чи це резистор, то чи конденсатор то взагалі котушка. Китайці мітять як хочуть. На великих SMD елементах все-таки ставлять код або цифри, щоб визначити їх приналежність і номінал. На фото нижче в червоному прямокутнику позначені ці елементи. Без схеми неможливо сказати, до якого типу радіоелементів вони відносяться, а також їх номінал.

Типорозміри SMD компонентів можуть бути різні. Ось є опис типорозмірів для резисторів і конденсаторів. Ось, наприклад, прямокутний SMD конденсатор жовтого кольору. Ще їх називають танталовими або просто Танталіт:

А ось так виглядають SMD:

Є ще й такі види SMD транзисторів:

Які володіють великим номіналом, в SMD виконанні виглядають ось так:

Ну і звичайно, як же без мікросхем в наше століття мікроелектроніки! Існує дуже багато SMD типів корпусів мікросхем, але я їх поділяю в основному на дві групи:

1) Мікросхеми, у яких висновки паралельні друкованій платі і знаходяться з двох сторін або по периметру.

2) Мікросхеми, у яких висновки знаходяться під самою мікросхемою. Це особливий клас мікросхем, називається BGA (від англійського Ball grid array - масив з кульок). Висновки таких мікросхем вдають із себе прості припойні кульки однакового розміру.

На фото нижче BGA мікросхема і зворотний бік, що складається з кулькових висновків.

Мікросхеми BGA зручні виробникам тим, що вони дуже сильно економлять місце на друкованій платі, тому що таких кульок під який-небудь мікросхемою BGA можуть бути тисячі. Це значно полегшує життя виробникам, але анітрохи не полегшує життя ремонтникам.

резюме

Що ж все-таки використовувати в своїх конструкціях? Якщо у вас не тремтять руки, і ви хочете зробити, маленького радіожучкі, то вибір очевидний. Але все-таки в радіоаматорських конструкціях габарити особливо не грають великої ролі, та й паяти масивні радіоелементи набагато простіше і зручніше. Деякі радіоаматори використовують і те й інше. Кожен день розробляються все нові і нові мікросхеми та SMD компоненти. Менше, тонше, надійніше. Майбутнє, однозначно, за мікроелектронікою.

В елементній базі комп'ютера (і не тільки) є одне вузьке місце - електролітичні конденсатори. Вони містять електроліт, електроліт - це рідина. Тому нагрівання такого конденсатора призводить до виходу його з ладу, так як електроліт випаровується. А нагрів в системному блоці - справа регулярне.

Тому заміна конденсаторів - це питання часу. Більше половини відмов материнських плат середньої та нижньої цінової категорії відбувається з вини висохлих або роздулися конденсаторів. Ще частіше з цієї причини ламаються комп'ютерні блоки харчування.

Оскільки друк на сучасних платах дуже щільна, проводити заміну конденсаторів потрібно дуже акуратно. Можна пошкодити і при цьому не помітити невеликий бескорпусой елемент або розірвати (замкнути) доріжки, товщина і відстань між якими трохи більше товщини людської волосини. Виправити подібне потім досить складно. Так що будьте уважні.

Отже, для заміни конденсаторів знадобиться паяльник з тонким жалом потужністю 25-30Вт, шматок товстої гітарної струни або товста голка, паяльний флюс або каніфоль.

У тому випадку, якщо ви переплутаєте полярність при заміні електролітичного конденсатора або встановіть конденсатор з низьким номіналом по вольтажу, він цілком може вибухнути. А ось як це виглядає:

Так що уважніше підбирайте деталь для заміни та правильно встановлюйте. На електролітичних конденсаторах завжди відзначений мінусовій контакт (зазвичай вертикальною смугою кольору, відмінного від кольору корпусу). На друкованій платі отвір під мінусовій контакт відзначено теж (зазвичай чорної штрихуванням або суцільним білим кольором). Номінали написані на корпусі конденсатора. Їх кілька: вольтаж, ємність, допуски і температура.

Перші два є завжди, інші можуть бути і відсутніми. Вольтаж: 16V (16 вольт). Ємність: 220μF (220 микрофарад). Ось ці номінали дуже важливі при заміні. Вольтаж можна вибирати рівний або з великим номіналом. А ось ємність впливає на час зарядки / розрядки конденсатора і в ряді випадків може мати важливе значення для ділянки кола.

Тому ємність слід підбирати рівну тій, що вказана на корпусі. Зліва на фото нижче зелений роздувся (або потёкшій) конденсатор. Взагалі з цими зеленими конденсаторами постійні проблеми. Найчастіші кандидати на заміну. Справа справний конденсатор, який будемо впаивать.

Випаюється конденсатор наступним чином: спочатку знаходите ніжки конденсатора зі зворотного боку плати (для мене це найважчий момент). Потім нагріваєте одну з ніжок і злегка тисніть на корпус конденсатора з боку нагрівається ніжки. Коли припій розплавляється, конденсатор нахиляється. Проводьте аналогічну процедуру з другою ніжкою. Зазвичай конденсатор виймається в два прийоми.

Поспішати не потрібно, сильно тиснути теж. Мат.плату - це не двосторонній текстоліт, а багатошаровий (уявіть вафлю). Через надмірної старанності можна пошкодити контакти внутрішніх шарів друкованої плати. Так що без фанатизму. До речі, довготривалий нагрів теж може пошкодити плату, наприклад, привести до відшарування або відриву контактної площадки. Тому сильно тиснути паяльником теж не потрібно. Паяльник притуляє, на конденсатор злегка натискаємо.

Після вилучення зіпсованого конденсатора необхідно зробити отвори, щоб новий конденсатор вставлявся вільно або з невеликим зусиллям. Я для цих цілей використовую гітарну струну тієї ж товщини, що і ніжки Випоюють деталі. Для цих цілей підійде і швейна голка, однак голки зараз роблять зі звичайного заліза, а струни зі сталі. Є ймовірність того, що голка схопиться припоєм і зламається при спробі її витягти. А струна досить гнучка і схоплюється сталь з припоєм значно гірше, ніж залізо.

При демонтажі конденсаторів припій найчастіше забиває отвори в платі. Спробувавши впаяти конденсатор тим же способом, яким я радив його випоювати, можна пошкодити контактну площадку і доріжку, що веде до неї. Чи не кінець світу, але дуже небажаний подія. Тому якщо отвори не забив припій, їх потрібно просто розширити. А якщо все ж забив, то потрібно щільно притиснути кінець струни або голки до отвору, а з іншого боку плати притулити до цього отвору паяльник. Якщо подібний варіант незручний, то жало паяльника потрібно притуляти до струни практично біля основи. Коли припій розплавиться, струна увійде в отвір. У цей момент треба її вирощують, щоб вона не схопилася припоєм.

Після отримання та розширення отвори потрібно зняти з його країв надлишки припою, якщо такі є, інакше під час припаювання конденсатора може утворитися олов'яна шапка, яка може припаяти сусідні доріжки в тих місцях, де друк щільна. Зверніть увагу на фото нижче - наскільки близько до отворів розташовуються доріжки. Припаяти таку дуже легко, а помітити складно, оскільки огляду заважає встановлений конденсатор. Тому зайвий припій дуже бажано прибирати.

Якщо у вас немає під боком радіо-ринку, то швидше за все конденсатор для заміни знайдеться тільки б / у. Перед монтажем слід обробити його ніжки, якщо потрібно. Бажано зняти весь припій з ніжок. Я зазвичай мажу ніжки флюсом і чистим жалом паяльника облужівают, припой збирається на жало паяльника. Потім скоблю ніжки конденсатора канцелярським ножем (на всякий випадок).

Ось, власне, і все. Вставляємо конденсатор, змащуємо ніжки флюсом і припаюємо. До речі, якщо використовується соснова каніфоль, краще потовкти її в порошок і нанести його на місце монтажу, ніж вмочати паяльник в шматок каніфолі. Тоді вийде акуратно.

Заміна конденсатора без випоювання з плати

Умови ремонту бувають різні і міняти конденсатор на багатошарової (мат. Плата ПК, наприклад) друкованій платі - це не те ж саме що поміняти конденсатор в блоці живлення (одношарова односторонній друкована плата). Треба бути гранично акуратним і обережним. На жаль, не всі народилися з паяльником в руках, а відремонтувати (або спробувати відремонтувати) щось буває дуже потрібно.

Як я вже писав в першій половині статті, найчастіше причиною поломок є конденсатори. Тому заміна конденсаторів найбільш частий вид ремонту, по крайней мере в моєму випадку. У спеціалізованих майстерень є для цих цілей спеціальне обладнання. Якщо оного немає, доводиться користуватися обладнанням звичайним (флюс, припій і паяльник). В цьому випадку дуже допомагає досвід.

головною перевагою даного методу є те, що контактні площадки плати доведеться в значно меншому ступені піддавати нагріванню. Як мінімум в два рази. Друк на дешевих мат.плату досить часто відшаровується від нагрівання. Доріжки відриваються, а виправити таке потім досить проблематично.

Мінус даного способу в тому, що на плату все-таки доведеться натиснути, що теж може призвести до негативних наслідків. Хоча з моєї особистої практики тиснути сильно жодного разу не доводилося. При цьому є всі шанси припаятися до ніжок, які залишилися після механічного видалення конденсатора.

Отже, заміна конденсатора починається з видалення зіпсованої деталі з мат.плати.

На конденсатор потрібно поставити палець і з легким натисканням спробувати похитати його вгору-вниз і вліво-вправо. Якщо конденсатор гойдається вліво-вправо, значить ніжки розташовані по вертикальній осі (як на фото), в зворотному випадку по горизонтальній. Також можна визначити положення ніжок по мінусової маркера (смуга на корпусі конденсатора, що позначає мінусовій контакт).

Далі слід натиснути на конденсатор по осі розташування його ніжок, але не різко, а плавно, повільно збільшуючи навантаження. В результаті ніжка відділяється від корпусу, далі повторюємо процедуру для другої ніжки (тиснемо з протилежного боку).

Іноді ніжка через поганий припою витягується разом з конденсатором. В цьому випадку можна злегка розширити отвір (я роблю це шматком гітарної струни) і вставити туди шматок мідного дроту, бажано однакової з ніжкою товщини.

Половина справи зроблена, тепер переходимо безпосередньо до заміни конденсатора. Варто відзначити, що припій погано пристає до тієї частини ніжки, яка перебувала всередині корпусу конденсатора і її краще відкусити кусачками, залишивши невелику частину. Потім ніжки конденсатора, приготованого для заміни та ніжки старого конденсатора обробляються припоєм і припаиваются. Найзручніше паяти конденсатор, приклавши його до до плати під кутом в 45 градусів. Потім його легко можна поставити по стійці смирно.

Вид в результаті, звичайно неестетичний, але зате працює і даний спосіб набагато простіше і безпечніше попереднього з точки зору нагріву плати паяльником. Вдалого ремонту!

Якщо матеріали сайту виявилися для вас корисними, можете підтримати подальший розвиток ресурсу, надавши йому (і мені).

Ми вже познайомилися з основними радіодеталями: резисторами, конденсаторами, діодами, транзисторами, мікросхемами і т.п., а також вивчили, як вони монтуються на друковану плату. Ще раз згадаємо основні етапи цього процесу: висновки всіх компонентів пропускають в отвори, наявні в друкованій платі. Після чого висновки обрізаються, і потім із зворотного боку плати проводиться пайка (див. Рис.1).
Цей вже відомий нам процес називається DIP-монтаж. Такий монтаж дуже зручний для початківців радіоаматорів: компоненти великі, паяти їх можна навіть великим «радянським» паяльником без допомоги лупи або мікроскопа. Саме тому всі набори Майстер Кіт для самостійної пайки на увазі DIP-монтаж.

Мал. 1. DIP-монтаж

Але DIP-монтаж має дуже суттєві недоліки:

Великі радіодеталі не підходять для створення сучасних мініатюрних електронних пристроїв;
- вивідні радіодеталі дорожче у виробництві;
- друкована плата для DIP-монтажу також обходиться дорожче через необхідність свердління безлічі отворів;
- DIP-монтаж складно автоматизувати: в більшості випадках навіть на великих заводах з виробництва електроніку встановлення та пайку DIP-деталей доводиться виконувати вручну. Це дуже дорого і довго.

Тому DIP-монтаж при виробництві сучасної електроніки практично не використовується, і на зміну йому прийшов так званий SMD-процес, який є стандартом сьогоднішнього дня. Тому будь-який радіоаматор повинен мати про нього хоча б загальне уявлення.

SMD монтаж

SMD компоненти (чіп-компоненти) - це компоненти електронної схеми, Нанесені на друковану плату з використанням технології монтування на поверхню - SMT технології (англ. surface mount technology) .Т.е все електронні елементи, Які «закріплені» на платі таким способом, носять назву SMD компонентів (Англ. surface mounted device). Процес монтажу і пайки чіп-компонентів правильно називати SMT-процесом. Говорити «SMD-монтаж» не зовсім коректно, але в Росії прижився саме такий варіант назви техпроцесу, тому і ми будемо говорити так само.

На рис. 2. показаний ділянку плати SMD-монтажу. Така ж плата, виконана на DIP-елементах, матиме в кілька разів більші габарити.

Рис.2. SMD-монтаж

SMD монтаж має незаперечні переваги:

Радіодеталі дешевий у виробництві і можуть бути як завгодно мініатюрні;
- друковані плати також обходяться дешевше через відсутність множинної сверловки;
- монтаж легко автоматизувати: встановлення та пайку компонентів виробляють спеціальні роботи. Також відсутня така технологічна операція, як обрізка висновків.

SMD-резистори

Знайомство з чіп-компонентами найлогічніше розпочати з резисторів, як з найпростіших і масових радіодеталей.
SMD-резистор за своїми фізичними властивостями аналогічний вже вивченого нами «звичайному», вивідного варіанту. Всі його фізичні параметри (опір, точність, потужність) точно такі ж, тільки корпус інший. Це ж правило відноситься і до всіх інших SMD-компонентів.

Мал. 3. ЧІП-резистори

Типорозміри SMD-резисторів

Ми вже знаємо, що вивідні резистори мають певну сітку стандартних типорозмірів, що залежать від їх потужності: 0,125W, 0,25W, 0,5W, 1W і т.п.
Стандартна сітка типорозмірів є і у чіп-резисторів, тільки в цьому випадку типорозмір позначається кодом з чотирьох цифр: 0402, 0603, 0805, 1206 і т.п.
Основні типорозміри резисторів і їх технічні характеристики наведені на рис.4.

Мал. 4 Основні типорозміри і параметри чіп-резисторів

Маркування SMD-резисторів

Резистори маркуються кодом на корпусі.
Якщо в коді три або чотири цифри, то остання цифра означає кількість нулів, На рис. 5. резистор з кодом «223» має такий опір: 22 (і три нулі справа) Ом \u003d 22000 Ом \u003d 22 кОм. Резистор з кодом «8202» має опір: 820 (і два нуля праворуч) Ом \u003d 82000 Ом \u003d 82 кОм.
У деяких випадках маркування цифробуквене. Наприклад, резистор з кодом 4R7 має опір 4.7 Ом, а резистор з кодом 0R22 - 0.22 Ом (тут буква R є знаком-роздільником).
Зустрічаються і резистори нульового опору, або резистори-перемички. Часто вони використовуються як запобіжники.
Звичайно, можна не запам'ятовувати систему кодового позначення, а просто виміряти опір резистора мультиметром.

Мал. 5 Маркування чіп-резисторів

Керамічні SMD-конденсатори

Зовні SMD-конденсатори дуже схожі на резистори (див. Рис.6.). Є тільки одна проблема: код ємності на них не завдано, тому єдиний спосіб ЇЇ визначення - вимірювання за допомогою мультиметра, що має режим вимірювання ємності.
SMD-конденсатори також випускаються в стандартних типорозмірах, як правило, аналогічних типоразмерам резисторів (див. Вище).

Мал. 6. Керамічні SMD-конденсатори

Електролітичні SMS-конденсатори

Рис.7. Електролітичні SMS-конденсатори

Ці конденсатори схожі на своїх вивідних побратимів, і маркування на них зазвичай явна: ємність і робоча напруга. Смужкою на «капелюшку» конденсатора маркується його мінусовій висновок.

SMD-транзистори

Рис.8. SMD-транзистор

Транзистори дрібні, тому написати на них їх повне найменування не виходить. Обмежуються кодової маркуванням, причому якогось міжнародного стандарту позначень немає. Наприклад, код 1E може позначати тип транзистора BC847A, а може - будь-якої іншої. Але ця обставина абсолютно не турбує ні виробників, ні пересічних споживачів електроніки. Складнощі можуть виникнути тільки при ремонті. Визначити тип транзистора, встановленого на друковану плату, без документації виробника на цю плату іноді буває дуже складно.

SMD-діоди і SMD-світлодіоди

Фотографії деяких діодів наведені на малюнку нижче:

Рис.9. SMD-діоди і SMD-світлодіоди

На корпусі діода обов'язково вказується полярність у вигляді смуги ближче до одного з країв. Зазвичай смугою маркується висновок катода.

SMD-cветодіод теж має полярність, яка позначається або точкою поблизу одного з висновків, або ще якимось чином (детально про це можна дізнатися в документації виробника компонента).

Визначити тип SMD-діода або світлодіода, як і в випадку з транзистором, складно: на корпусі діода виштамповивают малоінформативне код, а на корпусі світлодіода найчастіше взагалі немає ніяких позначок, крім мітки полярності. Розробники і виробники сучасної електроніки мало дбають про її ремонтопридатності. Мається на увазі, що ремонтувати друковану плату буде сервісний інженер, який має повну документацію на конкретний виріб. У такій документації чітко описано, на якому місці друкованої плати встановлено той чи інший компонент.

Установка і пайка SMD-компонентів

SMD-монтаж оптимізований в першу чергу для автоматичного складання спеціальними промисловими роботами. але аматорські радіолюбительські конструкції також цілком можуть виконуватися на чіп-компонентах: при достатній акуратності і уважності паяти деталі розміром з рисове зернятко можна самим звичайним паяльником, потрібно знати тільки деякі тонкощі.

Але це тема для окремої великої уроку, тому докладніше про автоматичному і ручному SMD-монтажу буде розказано окремо.