U našem turbulentnom dobu elektronike, glavne prednosti elektronskog proizvoda su mala veličina, pouzdanost, jednostavnost ugradnje i demontaže (oprema za rastavljanje), niska potrošnja energije i zgodna upotrebljivost ( sa engleskog- Jednostavnost upotrebe). Sve ove prednosti nikako nisu moguće bez tehnologije površinske montaže - SMT tehnologije ( S urface M ount T echnology), i naravno, bez SMD komponenti.
Šta su SMD komponente?
SMD komponente se koriste u apsolutno svakoj modernoj elektronici. SMD ( S urface M montiran D evice), što u prijevodu s engleskog znači „uređaj koji se postavlja na površinu“. U našem slučaju, površina je štampana ploča, bez rupa za radio elemente:
U ovom slučaju, SMD komponente se ne ubacuju u rupe na pločama. Zalemljeni su na kontaktne staze, koje se nalaze direktno na površini štampane ploče. Fotografija ispod prikazuje kontaktne pločice u boji kalaja na ploči mobilnog telefona koja je ranije imala SMD komponente.
Prednosti SMD komponenti
Najveća prednost SMD komponenti je njihova mala veličina. Fotografija ispod prikazuje jednostavne otpornike i:
Zahvaljujući malim dimenzijama SMD komponenti, programeri imaju priliku postaviti veći broj komponenti po jedinici površine od jednostavnih izlaznih radio elemenata. Posljedično, povećava se gustina ugradnje i, kao rezultat, smanjuju se dimenzije elektronskih uređaja. Budući da je težina SMD komponente mnogo puta manja od težine istog jednostavnog izlaznog radio elementa, težina radio opreme će također biti mnogo puta manja.
SMD komponente su mnogo lakše za lemljenje. Za ovo nam je potreban fen za kosu. Kako odlemiti i lemiti SMD komponente možete pročitati u članku o tome kako pravilno lemiti SMD-ove. Mnogo ih je teže zapečatiti. U fabrikama ih specijalni roboti postavljaju na štampanu ploču. Niko ih u proizvodnji ne lemi ručno, osim radio amatera i servisera radio opreme.
Višeslojne ploče
Budući da oprema sa SMD komponentama ima vrlo gustu instalaciju, na ploči bi trebalo biti više staza. Ne stanu sve staze na jednu površinu, pa se prave štampane ploče višeslojni. Ako je oprema složena i ima puno SMD komponenti, tada će ploča imati više slojeva. To je kao višeslojna torta napravljena od kratkih slojeva. Odštampane trake koje povezuju SMD komponente nalaze se direktno unutar ploče i ne mogu se vidjeti ni na koji način. Primjer višeslojnih ploča su ploče mobilni telefoni, kompjuterske ili laptop ploče (matična ploča, video kartica, RAM itd).
Na slici ispod, plava ploča je Iphone 3g, zelena ploča je matična ploča računara.
Svi serviseri radio opreme znaju da ako se višeslojna ploča pregrije, ona će nabubriti s mjehurićem. U tom slučaju dolazi do prekida međuslojnih veza i ploča postaje neupotrebljiva. Stoga je glavni adut pri zamjeni SMD komponenti ispravna temperatura.
Neke ploče koriste obje strane tiskane ploče, a gustina montaže, kao što razumijete, udvostručuje se. Ovo je još jedna prednost SMT tehnologije. O da, također vrijedi uzeti u obzir činjenicu da je materijal potreban za proizvodnju SMD komponenti mnogo manji, a njihova cijena tijekom masovne proizvodnje milijuna komada doslovno košta peni.
Glavne vrste SMD komponenti
Pogledajmo glavne SMD elemente koji se koriste u našim modernim uređajima. Otpornici, kondenzatori, induktori niske vrijednosti i druge komponente izgledaju kao obični mali pravokutnici, ili bolje rečeno, paralelepipedi))
Na pločama bez kola, nemoguće je znati da li je otpornik, kondenzator ili čak zavojnica. Kinezi markiraju kako hoće. Na velike SMD elemente i dalje stavljaju šifru ili brojeve kako bi odredili njihov identitet i vrijednost. Na slici ispod ovi elementi su označeni crvenim pravougaonikom. Bez dijagrama je nemoguće reći kojoj vrsti radio elemenata pripadaju, kao ni njihov rejting.
Standardne veličine SMD komponenti mogu biti različite. Ovdje je opis standardnih veličina za otpornike i kondenzatore. Evo, na primjer, žuti pravokutni SMD kondenzator. Nazivaju se i tantal ili jednostavno tantal:
A ovako izgledaju SMD-ovi:
Postoje i ove vrste SMD tranzistora:
Koje imaju visoku denominaciju, u SMD verziji izgledaju ovako:
I naravno, kako bismo mogli živjeti bez mikrokola u našem dobu mikroelektronike! Postoji mnogo SMD tipova paketa čipova, ali ih uglavnom dijelim u dvije grupe:
1) Mikrokrugovi u kojima su pinovi paralelni sa štampanom pločom i nalaze se sa obe strane ili duž perimetra.
2) Mikrokrugovi u kojima se pinovi nalaze ispod samog mikrokola. Ovo je posebna klasa mikrokola nazvana BGA (od engleskog Niz kuglične mreže- niz loptica). Terminali takvih mikro krugova su jednostavne kuglice za lemljenje iste veličine.
Fotografija ispod prikazuje BGA čip i njegovu poleđinu, koja se sastoji od kugličnih igala.
BGA čipovi su pogodni za proizvođače jer uvelike štede prostor na štampanoj ploči, jer ispod svakog BGA čipa može biti na hiljade takvih kuglica. Ovo znatno olakšava život proizvođačima, ali ne olakšava život serviserima.
Sažetak
Šta biste trebali koristiti u svojim dizajnima? Ako vam se ruke ne tresu i želite da napravite malu radio grešku, onda je izbor očigledan. Ali ipak, u dizajnu radija amatera, dimenzije ne igraju veliku ulogu, a lemljenje masivnih radio elemenata je mnogo lakše i praktičnije. Neki radio-amateri koriste i jedno i drugo. Svakim danom se razvija sve više novih mikro krugova i SMD komponenti. Manji, tanji, pouzdaniji. Budućnost definitivno pripada mikroelektronici.
Već smo se upoznali s glavnim radio komponentama: otpornicima, kondenzatorima, diodama, tranzistorima, mikro krugovima itd., A također smo proučili kako se montiraju na tiskanu ploču. Podsjetimo se još jednom na glavne faze ovog procesa: vodi svih komponenti prolaze u rupe na štampanoj ploči. Nakon toga se provodnici prekidaju, a zatim sa poleđina Ploče su zalemljene (vidi sliku 1).
Ovaj proces, nama već poznat, naziva se DIP editovanje. Ova instalacija je vrlo zgodna za početnike radio-amatere: komponente su velike, mogu se lemiti čak i s velikim "sovjetskim" lemilom bez pomoći povećala ili mikroskopa. Zbog toga svi kompleti Master Kit za „uradi sam“ lemljenje uključuju DIP montažu.
Rice. 1. DIP instalacija
Ali DIP instalacija ima vrlo značajne nedostatke:
Velike radio komponente nisu prikladne za stvaranje modernih minijaturnih elektronskih uređaja;
- izlazne radio komponente su skuplje za proizvodnju;
- štampana ploča za DIP montažu je takođe skuplja zbog potrebe za bušenjem velikog broja rupa;
- DIP instalaciju je teško automatizovati: u većini slučajeva, čak iu velikim fabrikama elektronike, instalacija i lemljenje DIP delova se mora obaviti ručno. Veoma je skupo i dugotrajno.
Stoga se DIP montaža praktički ne koristi u proizvodnji moderne elektronike, a zamijenjena je takozvanim SMD postupkom, koji je standard današnjice. Stoga bi svaki radio-amater trebao imati barem opću predstavu o tome.
SMD instalacija
SMD komponente (čip komponente) su komponente elektronskog kola štampanog na štampanoj ploči pomoću tehnologije površinske montaže - SMT tehnologije. površine mount tehnologija, odnosno svi elektronski elementi koji su na ovaj način „fiksirani“ na ploči SMD komponente(engleski) površine montiran uređaj). Proces montaže i lemljenja komponenti čipa ispravno se naziva SMT proces. Reći "SMD instalacija" nije sasvim ispravno, ali u Rusiji je ova verzija naziva tehničkog procesa zaživjela, pa ćemo reći isto.
Na sl. 2. prikazuje dio SMD montažne ploče. Ista ploča, izrađena na DIP elementima, imat će nekoliko puta veće dimenzije.
Fig.2. SMD montaža
SMD instalacija ima neosporne prednosti:
Radio komponente su jeftine za proizvodnju i mogu biti minijaturne po želji;
- štampane ploče su takođe jeftinije zbog odsustva višestrukog bušenja;
- instalaciju je lako automatizirati: instalaciju i lemljenje komponenti izvode posebni roboti. Također ne postoji takva tehnološka operacija kao što je rezanje provodnika.
SMD otpornici
Najlogičnije je započeti upoznavanje sa komponentama čipa sa otpornicima, kao najjednostavnijim i najraširenijim radio komponentama.
SMD otpornik na svoj način fizička svojstva je slična „uobičajenoj“ inferencijalnoj verziji koju smo već proučavali. Svi njegovi fizički parametri (otpor, tačnost, snaga) su potpuno isti, samo je tijelo drugačije. Isto pravilo vrijedi i za sve ostale SMD komponente.
Rice. 3. CHIP otpornici
Standardne veličine SMD otpornika
Već znamo da izlazni otpornici imaju određenu mrežu standardnih veličina, ovisno o njihovoj snazi: 0,125W, 0,25W, 0,5W, 1W, itd.
Standardna mreža standardnih veličina dostupna je i za otpornike čipa, samo u ovom slučaju standardna veličina je označena četverocifrenim kodom: 0402, 0603, 0805, 1206, itd.
Osnovne veličine otpornika i njihove specifikacije prikazani su na slici 4.
Rice. 4 Osnovne veličine i parametri čip otpornika
Označavanje SMD otpornika
Otpornici su označeni šifrom na kućištu.
Ako kod ima tri ili četiri znamenke, onda zadnja cifra znači broj nula na Sl. 5. Otpornik sa šifrom “223” ima sledeći otpor: 22 (i tri nule desno) Ohm = 22000 Ohm = 22 kOhm. Šifra otpornika "8202" ima otpor od: 820 (i dvije nule desno) Ohm = 82000 Ohm = 82 kOhm.
U nekim slučajevima, oznaka je alfanumerička. Na primjer, otpornik sa kodom 4R7 ima otpor od 4,7 Ohma, a otpornik sa kodom 0R22 ima otpor od 0,22 Ohma (ovdje je slovo R znak za razdvajanje).
Postoje i otpornici nulte otpornosti, ili skakači otpornici. Često se koriste kao osigurači.
Naravno, ne morate pamtiti kodni sistem, već jednostavno izmjerite otpor otpornika multimetrom.
Rice. 5 Označavanje čip otpornika
Keramički SMD kondenzatori
Spolja, SMD kondenzatori su vrlo slični otpornicima (vidi sliku 6.). Postoji samo jedan problem: kod kapacitivnosti nije označen na njima, pa je jedini način da se utvrdi da se izmjeri multimetrom koji ima način mjerenja kapacitivnosti.
SMD kondenzatori su također dostupni u standardnim veličinama, obično sličnim veličinama otpornika (vidi gore).
Rice. 6. Keramički SMD kondenzatori
Elektrolitički SMS kondenzatori
Fig.7. Elektrolitički SMS kondenzatori
Ovi kondenzatori su slični svojim izvodnim kolegama, a oznake na njima su obično jasne: kapacitet i radni napon. Traka na poklopcu kondenzatora označava njegov negativni terminal.
SMD tranzistori
Fig.8. SMD tranzistor
Tranzistori su mali, pa je nemoguće napisati njihovo puno ime na njima. One su ograničene na oznake kodova i ne postoji međunarodni standard za oznake. Na primjer, kod 1E može označavati tip tranzistora BC847A, ili možda neki drugi. Ali ova okolnost uopće ne smeta ni proizvođačima ni običnim potrošačima elektronike. Poteškoće mogu nastati samo tokom popravki. Određivanje tipa tranzistora instaliranog na štampanoj ploči bez dokumentacije proizvođača za ovu ploču ponekad može biti veoma teško.
SMD diode i SMD LED diode
Fotografije nekih dioda prikazane su na donjoj slici:
Fig.9. SMD diode i SMD LED diode
Polaritet mora biti naznačen na tijelu diode u obliku trake bliže jednoj od ivica. Obično je katodni terminal označen trakom.
SMD LED također ima polaritet koji je označen ili tačkom u blizini jednog od pinova, ili na neki drugi način (više o tome možete saznati u dokumentaciji proizvođača komponente).
Određivanje vrste SMD diode ili LED-a, kao u slučaju tranzistora, je teško: na tijelu diode je utisnut neinformativni kod, a najčešće na tijelu LED-a uopće nema nikakvih oznaka, osim oznake polariteta. Programeri i proizvođači moderne elektronike malo brinu o njihovoj mogućnosti održavanja. Pretpostavlja se da će štampanu ploču popraviti serviser koji ima kompletnu dokumentaciju za određeni proizvod. Takva dokumentacija jasno opisuje gdje je na štampanoj ploči instalirana određena komponenta.
Ugradnja i lemljenje SMD komponenti
SMD montaža je optimizirana prvenstveno za automatsko sastavljanje pomoću specijalnih industrijskih robota. Ali dizajn radio-amatera može se napraviti i pomoću komponenti čipa: uz dovoljno pažnje i pažnje, možete lemiti dijelove veličine zrna riže najobičnijim lemilom, samo trebate znati nekoliko suptilnosti.
Ali ovo je tema za zasebnu veliku lekciju, tako da će se više detalja o automatskoj i ručnoj SMD instalaciji raspravljati zasebno.
IN element baze Računari (i ne samo) imaju jedno usko grlo - elektrolitičke kondenzatore. Sadrže elektrolit, elektrolit je tečnost. Stoga zagrijavanje takvog kondenzatora dovodi do njegovog kvara, jer elektrolit isparava. A grijanje u sistemskoj jedinici je redovna pojava.
Stoga je zamjena kondenzatora pitanje vremena. Više od polovine kvarova matičnih ploča u srednjoj i nižoj cjenovnoj kategoriji je zbog suhih ili nabreklih kondenzatora. Još češće dolazi do kvara kompjuterskog napajanja iz tog razloga.
Budući da je štampa na modernim pločama vrlo gusta, zamjena kondenzatora mora biti obavljena vrlo pažljivo. Možete oštetiti i ne primijetiti mali element bez okvira ili prekinuti (kratke) tragove, čija je debljina i razmak nešto veći od debljine ljudske dlake. Prilično je teško kasnije popraviti nešto ovako. Zato budite oprezni.
Dakle, za zamjenu kondenzatora trebat će vam lemilica s tankim vrhom snage 25-30 W, komad debele gitarske žice ili debela igla, fluks za lemljenje ili kolofonij.
Ako promijenite polaritet prilikom zamjene elektrolitičkog kondenzatora ili instalirate kondenzator niskog napona, može eksplodirati. A evo kako to izgleda:
Dakle, pažljivo odaberite zamjenski dio i pravilno ga instalirajte. Elektrolitički kondenzatori su uvijek označeni negativnim terminalom (obično vertikalnom trakom različite boje od boje tijela). Na štampanoj ploči je takođe označena rupa za negativni kontakt (obično crnim senčenjem ili potpuno belom). Vrijednosti su zapisane na tijelu kondenzatora. Ima ih nekoliko: napon, kapacitet, tolerancije i temperatura.
Prva dva su uvijek prisutna, ostali mogu biti odsutni. Voltaža: 16V(16 volti). Kapacitet: 220µF(220 mikrofarada). Ove vrijednosti su vrlo važne prilikom zamjene. Napon se može odabrati jednak ili sa višom nominalnom vrijednošću. Ali kapacitivnost utječe na vrijeme punjenja/pražnjenja kondenzatora i u nekim slučajevima može biti važna za dio kola.
Stoga, kapacitet treba odabrati jednak onome koji je naznačen na kućištu. Na lijevoj strani na slici ispod je zeleni natečeni (ili curi) kondenzator. Generalno, postoje stalni problemi sa ovim zelenim kondenzatorima. Najčešći kandidati za zamjenu. Sa desne strane je radni kondenzator, koji ćemo lemiti.
Kondenzator je zalemljen na sljedeći način: prvo pronađite noge kondenzatora na stražnjoj strani ploče (za mene je ovo najteži trenutak). Zatim zagrijte jednu od nogu i lagano pritisnite tijelo kondenzatora sa strane zagrijane noge. Kada se lem topi, kondenzator se naginje. Izvedite sličan postupak sa drugom nogom. Obično se kondenzator uklanja u dva koraka.
Nema potrebe za žurbom i nema potrebe da pritiskate previše. Matična ploča nije dvostrana PCB, već višeslojna (zamislite wafer). Pretjerivanje može oštetiti kontakte na unutrašnjim slojevima štampane ploče. Dakle, bez fanatizma. Usput, dugotrajno zagrijavanje također može oštetiti ploču, na primjer, dovesti do ljuštenja ili odvajanja kontaktne pločice. Stoga nema potrebe ni snažno pritiskati lemilom. Naslonimo lemilicu i lagano pritisnemo na kondenzator.
Nakon uklanjanja oštećenog kondenzatora potrebno je napraviti rupe kako bi se novi kondenzator mogao umetnuti slobodno ili uz malo napora. Za ove svrhe koristim žicu za gitaru iste debljine kao i noge dijela koji se lemi. Pogodno za ove svrhe igla za šivenje, međutim, igle su sada od običnog željeza, a žice od čelika. Postoji šansa da će se igla zakačiti za lem i slomiti kada pokušate da je izvučete. A struna je prilično fleksibilna i čelik i lem prijanjaju mnogo lošije od željeza.
Prilikom uklanjanja kondenzatora, lem najčešće začepljuje rupe na ploči. Ako pokušate zalemiti kondenzator na isti način na koji sam vam savjetovao da ga zalemite, možete oštetiti kontaktnu ploču i stazu koja vodi do njega. Nije smak svijeta, već vrlo nepoželjna pojava. Stoga, ako rupe nisu začepljene lemom, jednostavno ih je potrebno proširiti. A ako to učinite, onda morate čvrsto pritisnuti kraj žice ili igle na rupu, a s druge strane ploče nasloniti lemilicu na ovu rupu. Ako je ova opcija nezgodna, tada bi vrh lemilice trebao biti naslonjen na strunu gotovo pri dnu. Kada se lem otopi, struna će stati u rupu. U ovom trenutku morate ga rotirati tako da ne zgrabi lem.
Nakon dobivanja i proširenja rupe, potrebno je ukloniti višak lema s njegovih rubova, ako ih ima, inače se tijekom lemljenja kondenzatora može formirati limeni poklopac koji može lemiti susjedne staze na onim mjestima gdje je brtva gusta. Obratite pažnju na fotografiju ispod - koliko su staze blizu rupa. Ovo lemljenje je vrlo jednostavno, ali je teško primijetiti, jer ugrađeni kondenzator ometa pogled. Stoga je vrlo poželjno ukloniti višak lema.
Ako nemate radio tržište u blizini, onda najvjerovatnije možete pronaći samo rabljeni kondenzator za zamjenu. Prije ugradnje, njegove noge treba tretirati, ako je potrebno. Preporučljivo je ukloniti sav lem sa nogu. Noge obično premažem fluksom i kalajem ih čistom vrhom lemilice, lem se skuplja na vrhu lemilice. Zatim nožem zastružem noge kondenzatora (za svaki slučaj).
To je sve, zapravo. Ubacujemo kondenzator, podmazujemo noge fluksom i lemimo. Inače, ako koristite borovu kolofoniju, bolje je zdrobiti je u prah i nanijeti na mjesto ugradnje nego umočiti lemilicu u komad kolofonija. Onda će sve uredno ispasti.
Zamjena kondenzatora bez odlemljenja sa ploče
Uslovi popravke variraju, a promjena kondenzatora na višeslojnoj (na primjer matičnoj ploči) štampanoj ploči nije isto što i zamjena kondenzatora u napajanju (jednoslojna, jednostrana štampana ploča). Morate biti izuzetno oprezni i pažljivi. Nažalost, nisu svi rođeni s lemilom u rukama, a popraviti (ili pokušati popraviti) nešto je vrlo potrebno.
Kao što sam već napisao u prvoj polovini članka, najčešće su uzrok kvarova kondenzatori. Stoga je zamjena kondenzatora najčešća vrsta popravka, barem u mom slučaju. Specijalizovane radionice imaju posebnu opremu za ove namene. Ako ga nemate, morate koristiti konvencionalnu opremu (fluks, lem i lemilo). U ovom slučaju iskustvo puno pomaže.
Glavna prednost ove metode je da će kontaktne jastučiće ploče morati biti izložene mnogo manje topline. Najmanje dva puta. Štampanje na jeftinim matičnim pločama se često ljušti zbog vrućine. Tragovi se skidaju, a kasnije je to popraviti prilično problematično.
Nedostatak ove metode je što i dalje morate vršiti pritisak na ploču, što također može dovesti do negativnih posljedica. Iako iz mog ličnog iskustva nikada nisam morao da vršim preveliki pritisak. U ovom slučaju postoji sva šansa za lemljenje na nogama koje su ostale nakon mehaničkog uklanjanja kondenzatora.
Dakle, zamjena kondenzatora počinje uklanjanjem oštećenog dijela s matične ploče.
Morate staviti prst na kondenzator i uz lagani pritisak pokušati ga zamahnuti gore-dolje i lijevo-desno. Ako se kondenzator ljulja lijevo-desno, tada se noge nalaze duž vertikalne osi (kao na fotografiji), inače duž horizontalne osi. Položaj nogu možete odrediti i negativnim markerom (traka na tijelu kondenzatora koja označava negativni kontakt).
Zatim trebate pritisnuti kondenzator duž osi njegovih nogu, ali ne oštro, već glatko, polako povećavajući opterećenje. Kao rezultat toga, noga se odvaja od tijela, a zatim ponavljamo postupak za drugu nogu (pritisnite sa suprotne strane).
Ponekad se noga izvuče zajedno sa kondenzatorom zbog lošeg lema. U tom slučaju možete malo proširiti nastalu rupu (ja to radim komadom žice za gitaru) i tamo umetnuti komad bakrene žice, po mogućnosti iste debljine kao i noga.
Pola posla je obavljeno, sada prelazimo direktno na zamjenu kondenzatora. Vrijedi napomenuti da se lem ne lijepi dobro na dio noge koji je bio unutar tijela kondenzatora i bolje ga je odgristi rezačima žice, ostavljajući mali dio. Zatim se noge kondenzatora pripremljene za zamjenu i noge starog kondenzatora obrađuju lemljenjem i zalemljuju. Najpogodnije je lemiti kondenzator tako što ćete ga postaviti na ploču pod uglom od 45 stepeni. Tada ga lako možete držati u pažnji.
Rezultirajući izgled je, naravno, neestetski, ali funkcionira i ova metoda je mnogo jednostavnija i sigurnija od prethodne u smislu zagrijavanja ploče lemilom. Srećno renoviranje!
Ako su vam materijali stranice bili korisni, možete podržati daljnji razvoj resursa tako što ćete ga podržati (i mene).
