قطعات الکترونیکی SMD عناصر جدایی‌ناپذیر در دنیای الکترونیک هستند. این قطعات کوچک باعث کاهش هزینه تولید و اندازه مدارهای الکترونیکی و بهبود سرعت و کیفیت عملکرد آنها می‌شود.
با توجه به اهمیت زیاد قطعات SMD در مدارهای الکترونیکی و کاربرد بردهای الکترونیکی در بیشتر تجهیزات و دستگاه‌ها، شناخت این قطعات برای هر شخصی که در زمینه فنی فعالیت می‌کنند، ضروری است. این مقاله به شما درک جامعی از قطعات الکترونیکی SMD و کاربردهای آنها ارائه می‌دهد. پس با آکادمی ماهر همراه باشید.
قطعات SMD چه هستند؟
در سال‌های اخیر با توجه به گسترش به‌کارگیری مدارهای الکترونیکی و نیاز به کوچکتر شدن آنها، طراحان بردهای الکترونیکی تصمیم به استفاده از تکنولوژی قطعات الکترونیکی سطحی (Surface Mount Device) یا SMD گرفتند.
قطعات الکترونیکی SMD با فناوری نصب سطحی (Surface Mount Technology) یا SMT روی سطح برد مدار چاپی (PCB) نصب می‌شوند. قطعات الکترونیکی SMD، قطعاتی هستند که برای اتصال مستقیم به برد الکترونیکی استفاده می‌شوند.
بسیاری از قطعات الکترونیکی از جمله ال ای دی (LED)، مقاومت، آی‌سی به صورت SMD تولید می‌شوند. کاربرد قطعات SMD در انواع مدارهای الکترونیکی از جمله مدارهای سوئیچینگ، گیت‌درایو و یکسوساز است. در شکل ۱ انواع قطعات اس ام دی نشان داده شده است.
تفاوت قطعات SMD و قطعات DIP
قطعات الکترونیکی DIP، دارای پایه عمودی برای لحیم‌کاری به برد مدار است در حالی که قطعات SMD، بدون پایه یا پایه سطحی (افقی) هستند و به طور مستقیم به برد لحیم می‌شوند. قطعات الکترونیکی SMD ابعاد کوچکتری دارند و فضای کمتری اشغال می‌کنند.
برای همین مدارهای الکترونیکی که با قطعات اس ام دی ساخته می‌شوند، عملکرد و سرعت بهتری نسبت به مدارهای ساخته‌شده از قطعات DIP دارند. در شکل ۲ تفاوت بردهای DIP و SMD نشان داده شده است.
انواع قطعه اس ام دی
قطعات الکترونیکی SMD به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- قطعات اس ام دی پسیو (Passive)
- قطعات اس ام دی اکتیو (Active)
در ادامه هر دسته را معرفی می‌کنیم.
قطعات SMD پسیو
قطعات پسیو (منفعل)، به قطعاتی گفته می‌شود که تنها مصرف‌کننده انرژی الکتریکی هستند و سیگنالی را نیز تقویت نمی‌کنند. این قطعات ساختار ساد‌ه‌تری دارند و شامل مقاومت، خازن و سلف می‌شوند. قطعات SMD پسیو، معمولا به صورت مستطیلی و سیلندری ساخته می‌شوند و اندازه آنها ۱۰ برابر کوچکتر از قطعات الکترونیکی DIP است.
۱. مقاومت
مقاومت یکی از رایج‌ترین قطعات اس ام دی است. از مقاومت برای محدود کردن جریان در مدار الکترونیکی استفاده می‌شود و واحد اندازه‌گیری آن بر حسب اهم (Ω) است. مقاومت‌های SMD، به دو دسته مقاومت‌های SMD و آرایه‌ای SMD تقسیم می‌شوند.
مقاومت SMD
مقاومت SMD معمولا از ۱ اهم تا چندین مگا‌اهم در اندازههای متنوع تولید می‌شود. این مقاومت‌ها به سه دسته مقاومت‌های فیلم ضخیم، فیلم نازک و سنسور جریان تقسیم می‌شوند.
مقاومت فیلم ضخیم یک لایه فیلم با مقاومت زیاد است. برای ساخت این مقاومت‌ها معمولا روتنیوم دی اکسید (RuO2) را حول یک لایه آلومینیومی می‌پیچند. مقاومت‌های فیلم ضخیم رایج‌تر و ارزان‌تر از مقاومت‌های فیلم نازک هستند.
آنها معمولاً در کاربردهای استفاده می‌شوند که در آن دقت بالایی لازم نیست. مقاومت‌های فیلم ضخیم در طیف گسترده‌ای، از ۱ اهم تا چندین گیگا اهم، با تلرانس از ۱٪ تا ۵٪ در دسترس هستند.
مقاومت‌های فیلم نازک به دلیل دقت و پایداری بالایی که دارند، برای کاربردهایی مانند ساخت تجهیزات ابزار دقیق استفاده می‌شوند. آنها معمولا در مقادیر از ۱ اهم تا ۳ مگا‌اهم با تلرانس ۰.۰۱٪ تولید می‌شوند. در این نوع مقاومت یک لایه سرامیکی در کنار فیلم روتنیوم به عنوان بستر استفاده می‌شود و بر روی بستر لایه‌ای اتصال‌دهنده از جنس نقره قرار می‌گیرد.
در نهایت یک لایه نیکل به منظور محافظت از قطعه SMD بر روی آن قرار می‌گیرد. لایه محافظتی از ذوب شدن لایه اتصال‌دهنده جلوگیری می‌کند.
نوع دیگر مقاومت SMD، مقاومت سنسور جریان است که برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی استفاده می‌شود. این نوع مقاومت معمولا کمتر از ۱ اهم است. با اندازه‌گیری افت ولتاژ دو سر مقاومت جریان را محاسبه می‌کنند. شکل ۳ چند نمونه مقاومت SMD در اندازههای مختلف را نشان می‌دهد.
مقاومت آرایه‌ای SMD
مقاومت آرایه‌ای SMD، از چندین مقاومت در یک پکیج تشکیل شده است. این مقاومت‌های درون پکیج به دو صورت کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. در نوع اول، مقاومت‌ها ارتباطی با هم ندارند و هر دو سر یک مقاومت جداگانه است.
در نوع دوم همه مقاومت‌ها یک سر مشترک دارند. از مقاومت شبکه‌ای زمانی که محدودیت فضا داریم، استفاده می‌شود. در بخش‌های الکترونیکی خودروها (ECU) استفاده می‌شود. شکل ۴ نمای ظاهری و مداری دو مقاومت آرایه‌ای SMD را نشان می‌دهد.
۲. خازن
خازن یک المان ذخیره‌کننده انرژی الکتریکی است و مانند یک باتری موقت عمل می‌کند. خازن برای کاربردهایی از جمله فیلتر کردن نویز، تثبیت ولتاژ و ذخیره انرژی استفاده می‌شود. ظرفیت هر خازن توانایی آن قطعه در ذخیره بار الکتریکی را نشان می‌دهد که بر حسب فاراد (F) بیان می‌شود.
واحد فارد اندازه بسیار بزرگی است و بیشتر خازن‌های مورد استفاده در مدارهای الکترونیکی دارای مقادیر ظرفیت خازنی در محدوده میکروفاراد (µF)، نانوفاراد (nF) یا پیکوفاراد (pF) هستند. در خازن‌های SMD، ماده عایق معمولا از جنس سرامیک یا تانتالیوم است.
سه نوع خازن SMD سرامیکی، تیتانیومی و الکترولیتی وجود دارد که در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم.
خازن سرامیکی SMD
خازن سرامیکی رایج‌ترین نوع خازن در قطعات الکترونیکی SMD است. این قطعات ارزان هستند؛ اما قابلیت اطمینان پایینی دارند و ظرفیت آنها می‌تواند با تغییر دما و ولتاژ تغییر کند. برای همین در مدارهایی که نیاز به دقت بالایی دارند، مناسب نیستند.
از این نوع خازن در مدارهای فرکانس بالا به وفور استفاده می‌شود. از آنجایی که این خازن‌ها پایه ندارند، قابل نصب در دو سمت برد PCB هستند؛ بنابراین فضای کمتری در برد مدار الکترونیکی اشغال می‌کنند.
نمونه دیگری از خازن‌های سرامیکی SMD، خازن‌های سرامیکی SMD چندلایه (Multilayer Ceramic Capacitor) هستند که به اختصار به آنها MLCC می‌گویند. این نوع خازن‌ها نسبت به نمونه معمولی عملکرد بهینه‌تر، قابلیت اطمینان بالاتر و ظرفیت خازنی بیشتری دارند. در صنایع نظامی و فضایی بیشتر از این نوع خازن‌ها استفاده می‌شود. شکل ۵ چند نمونه خازن سرامیکی را نشان می‌دهد.
خازن تانتالیوم SMD
خازن تانتالیوم SMD ظرفیت خازنی بالاتر و پایداری بهتری نسبت به خازن‌های سرامیکی دارند؛ اما قطب مثبت و منفی دارند و گران‌تر هستند. خازن‌های تانتالیوم به دلیل ظرفیت خازنی بالا معمولا در مدارهای منبع تغذیه استفاده می‌شوند. نوع SMD این خازن‌ها در ظرفیت‌هایی از ۰.۱ میکرو فاراد تا ۱۰۰ میکرو فاراد و ولتاژ کاری بین ۵ تا ۵۰ ولت با جریان مستقیم DC ساخته می‌شوند.
ظرفیت خازن‌ها به وسیله نوارهای رنگی که بر روی آنها وجود دارد، قابل تشخیص است. در شکل ۶، یک نمونه خازن تانتالیوم SMD را مشاهده می‌کنید.
خازن الکترولیتی SMD
نمونه دیگری از خازن‌های SMD، خازن‌های الکترولیتی هستند که ظرفیت خازنی آنها بسیار بالا است؛ اما دقت و پایداری کمتری نسبت به خازن‌های دیگر دارند. این خازن‌ها قطبی بوده و طول عمر محدودی، به‌ویژه در دمای بالا دارند. خازن‌های الکترولیتی معمولاً در مدارهای منبع تغذیه که نیازمند ظرفیت بالا هستند، استفاده می‌شوند. شکل ۷ خازن الکترولیتی SMD را نشان می‌دهد.
۳. سلف
سلف توانایی ذخیره جریان الکتریکی را دارد. سلف‌ها عمدتا در مدارهای آنالوگ و منابع تغذیه برای فیلتر کردن نویز با فرکانس بالا و تثبیت جریان کاربرد دارند. اندوکتانس یک سلف، بیانگر توانایی این قطعه برای ذخیره انرژی در میدان مغناطیسی است و بر حسب هانری (H) بیان می‌شود. شکل ۸ چند نمونه سلف SMD را نشان می‌دهد.
سلف‌های سیمی SMD
سلف‌های سیمی رایج‌ترین نوع سلف‌های SMD هستند. آنها از پیچاندن یک سیم به دور یک هسته مغناطیسی ساخته می‌شوند که مقادیر اندوکتانس بالا و قابلیت عبور جریان زیاد را دارند. با این حال، اندوکتانس آنها می‌تواند با فرکانس تغییر کند. برای همین این قطعه SMD در مدارات فرکانس بالا استفاده نمی‌شود. شکل ۹ نمونه‌ای از سلف سیمی SMD را نشان می‌دهد.
سلف چند لایه SMD
نوع دیگری از سلف‌های SMD، سلف چندلایه SMD است. سلف‌های چندلایه از چیدن چندین لایه از یک ماده مغناطیسی ساخته می‌شوند. بنابراین، مقادیر اندوکتانس بالا و اندازه فیزیکی کوچکی دارند. با این حال، در مقایسه با قطعات القایی سیم‌پیچی، قابلیت انتقال جریان کمتری دارند. شکل ۱۰ چند نمونه سلف چندلایه SMD را نشان می‌دهد.
قطعات SMD اکتیو (ACTIVE)
به قطعاتی که بتوانند جریان الکتریکی مدار را کنترل کنند، قطعات اکتیو (فعال) می‌گویند. انواع قطعات SMD اکتیو شامل دیودها، ترانزیستورها و مدارهای مجتمع (IC) می‌شوند. در ادامه این قطعات را بررسی می‌کنیم.
۱. دیودها
دیودها قطعه‌های نیمه‌هادی هستند که جریان را در یک جهت عبور می‌دهند و آن را در جهت مخالف مسدود می‌کنند. دیودها در کاربردهای مختلفی همچون یکسوسازی، تنظیم ولتاژ، پردازش سیگنال، تشخیص سیگنال، اشکال مختلف طراحی RF، تولید نور روشنایی، تولید نور لیزری و تشخیص نور استفاده می‌شوند.
امروزه انواع مختلفی از دیودها ساخته شده‌است؛ اما ساختار اصلی این قطعه الکترونیکی از دو قسمت تشکیل می‌شود که در کنار هم قرار دارند؛ یک قسمت نیمه‌هادی «دوپ‌شده» از نوع N و قسمت دیگر نیمه‌هادی دوپ‌شده از نوع P است. شکل ۱۱ یک نمونه دیود SMD را نشان می‌دهد.
دیود یکسوکننده
یکی از انواع دیودهای رایج، دیود یکسوکننده است. این دیود جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) در منابع تغذیه تبدیل می‌کند. دیودهای یکسوکننده قابلیت تحمل جریان بالایی دارند و می‌توانند ولتاژهای معکوس زیاد را تحمل کنند.
دیود شاتکی
نوع دیگری از دیودهای SMD، دیود شاتکی است که به افت ولتاژ کم و سرعت سوئیچینگ بالا شهرت دارد. دیودهای شاتکی در کاربردهای فرکانس بالا مانند مدارهای فرکانس رادیویی (RF) و منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می‌شوند.
دیود زنر
دیودهای زنر نوع دیگری از دیودهای SMD هستند که برای تنظیم ولتاژ استفاده می‌شوند. آنها محدودیت ولتاژ خاصی دارند. زمانی که ولتاژ دو سر دیود از مقدار ولتاژ مشخصی بیشتر شود دیود شروع به هدایت در جهت معکوس می‌کند. این ویژگی به آنها اجازه می‌دهد تا ولتاژ ثابتی را در دو سر دیود حفظ کند و آنها را تبدیل به قطعه سودمندی برای تنظیم ولتاژ در مدارهای الکترونیکی می‌کند.
دیود ساطع نور (LED)
دیودهای ساطع نور (Light Emitting Diode) نوع خاصی از دیودها هستند که با عبور جریان از خود نور ساطع می‌کنند. LEDهای SMD در چراغ‌ها، مهتابی‌ها و نمایشگرها استفاده می‌شوند. شکل ۱۲ یک نمونه LED را نشان می‌دهد.
۲. ترانزیستورها
ترانزیستورها از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی به شمار می‌روند. توسعه انواع ترانزیستور باعث تحولی عظیم در دنیای تکنولوژی شد. ترانزیستورها قطعات نیمه‌هادی هستند که سیگنال و توان الکتریکی را تقویت یا سوئیچ می‌کنند. همچنین ترانزیستور عنصر اصلی آیسیها نیز به شمار می‌رود. شکل ۱۳ یک نمونه ترانزیستور SMD را نشان می‌دهد.
ترانزیستور دوقطبی (BJT)
یکی از انواع رایج ترانزیستور دوقطبی (BJT) است که از اتصال دو نیمه‌هادی تشکیل شده در دو نوع مختلف NPN و PNP ساخته می‌شوند. BJTها در کاربردهای مختلفی مانند آی‌سی‌های آنالوگ، تقویت، سوئیچینگ و تنظیم ولتاژ استفاده می‌شوند.
ترانزیستور اثر میدانی (FET)
نوع دیگری از ترانزیستور SMD، ترانزیستور اثر میدانی (FET) است. ترانزیستور FET به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: ترانزیستورهای اثر میدان پیوندی (JFET) و ترانزیستورهای اثر میدانی اکسید فلزی (MOSFET). ترانزیستورهای JFET معمولا در مدارهایی با امپدانس ورودی بالا و نویز کم استفاده می‌شوند؛ در حالی که ماسفت‌ها در مدارهای سوئیچینگ با سرعت بالا و مدیریت توان به کار می‌روند.
۳. مدارهای مجتمع (IC)
مدارهای مجتمع (ICs) اجزای الکترونیکی پیچیده‌ای هستند که در آنها چندین ترانزیستور، دیود، مقاومت، خازن و دیگر قطعات الکترونیکی به کار رفته است. آیسیها در کاربردهای مختلفی از جمله ریزپردازنده‌ها، تراشه‌های حافظه، مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال و مدارهای مدیریت توان استفاده می‌شوند. آی‌سی‌های SMD دو نوع دیجیتال و آنالوگ دارند. شکل ۱۴ چند نمونه آی‌سی را نشان می‌دهد.
آی‌سی‌های دیجیتال
یکی از رایج‌ترین قطعات الکترونیکی SMD، آی‌سی‌های دیجیتال است که شامل ریزپردازنده‌ها، میکروکنترلرها و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSP) هستند. آی‌سی‌های دیجیتال در مداراتی که نیاز به پردازش داده‌های دیجیتالی دارند، مانند رایانه‌ها، تلفن‌های هوشمند و تجهیزات صوتی دیجیتال استفاده می‌شوند.
آی‌سی‌های آنالوگ
نوع دیگری از آی‌سی‌های SMD، آی‌سی آنالوگ است. این نوع آیسیها شامل تقویت‌کننده‌های عملیاتی (Op-amp)، مقایسه‌کننده‌ها و تثبیت‌کننده‌های (رگولاتور) ولتاژ می‌شوند. آی‌سی‌های آنالوگ برای پردازش سیگنال‌های آنالوگ مانند تقویت‌کننده‌های صوتی، سنسورها و منابع تغذیه استفاده می‌شوند.
تشخیص و خواندن اندازه قطعات الکترونیکی SMD
اجزای SMD در ابعاد و کدهای مختلفی ساخته می‌شوند که شناخت آنها هنگام انتخاب و استفاده از این قطعات در مدارهای الکترونیکی ضروری است. اندازه و کد یک قطعه SMD اطلاعاتی در مورد ابعاد فیزیکی و ویژگی‌های الکترونیکی آن ارائه می‌دهد. قطعات الکترونیکی SMD توسط یک سیستم کد استاندارد شناسایی می‌شوند که از کاراکترهای الفبایی و عددی تشکیل شده است. این سیستم کد، بسته به نوع قطعه بستگی دارد.
ابعاد و کدهای مقاومت SMD
مقاومت SMD با یک کد سه یا چهار رقمی معرفی می‌شود که این کد مقدار مقاومت را نشان می‌دهد. از چپ به راست، دو یا سه رقم اول نشان‌دهنده مقدار مقاومت است، در حالی که رقم آخر نشان‌دهنده توان عدد ۱۰ است. به عنوان مثال، مقاومتی با کد «103»، مقدار مقاومت ۳^۱۰* ۱۰ اهم یا ۱۰ کیلواهم است.
مقاومت‌های SMD نیز در اندازههای استاندارد مختلف وجود دارد که با یک کد دو رقمی مانند 0402، 0603 یا 0805 مشخص می‌شوند. دو رقم اول طول مقاومت را بر حسب صدم اینچ و دو رقم آخر عرض قطعه را نشان می‌دهد. به عنوان مثال، یک مقاومت 0603 طول 0.06 اینچ و عرض 0.03 اینچ دارد. در شکل ۱۵ راهنمای خواندن مقاومت SMD را مشاهده می‌کنید.
ابعاد و کدهای خازن SMD
خازن SMD با یک کد سه رقمی معرفی می‌شوند که مقدار ظرفیت خازنی قطعه را تعیین می‌کند. از چپ به راست، دو رقم اول نشان‌دهنده ظرفیت خازن و رقم آخر نشان‌دهنده توان عدد ۱۰ است. عدد حاصل ظرفیت خازن را بر حسب پیکوفاراد می‌دهد.
به عنوان مثال، یک خازن با کد «104» ظرفیت خازنی ۴^۱۰* ۱۰ پیکوفاراد یا ۱۰۰ نانوفاراد دارد. خازن‌های SMD در اندازههای استاندارد مختلفی مانند 0402، 0603 یا 0805 تولید می‌شوند. کد اندازه از همان قرارداد مقاومت پیروی می‌کند.
ابعاد و کدهای سلف SMD
سلف SMD یک کد چهار رقمی دارد که مقدار اندوکتانس سلف را مشخص می‌کند. از چپ به راست، سه رقم اول نشان‌دهنده مقدار اندوکتانس و رقم آخر نشان‌دهنده توان عدد ۱۰ است. عدد حاصل مقدار اندوکتانس سلف را بر حسب میکرو‌هانری می‌دهد. به عنوان مثال، یک سلف با کد «1003» دارای مقدار اندوکتانس ۱۰۰ میکرو‌هانری یا یک میلی‌هانری است. کد ابعاد سلف‌ها نیز از قرارداد مقاومت و خازن پیروی می‌کند.
مزایای قطعات SMD
از جمله مزایای استفاده از قطعات اس ام دی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مونتاژ الکترونیکی مؤثرتر و سریع‌تر
- تولید قطعات الکترونیکی کوچکتر و سبک‌تر
- تولید مدارهای الکتریکی با حجم کوچکتر و تراکم قطعات بیشتر روی PCB
- توانایی اجرای روش‌های مونتاژ خودکار که منجر به کاهش هزینه و افزایش سرعت تولید می‌شود.
- قابلیت اطمینان قطعات الکترونیکی SMD
- کاهش احتمال ضربه فیزیکی و آسیب حرارتی
- کاهش دخالت انسان در زمان مونتاژ
- امکان مونتاژ بر دو روی برد
معایب قطعات SMD
از جمله معایب قطعات SMD می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تعمیر و نگهداری مشکل است.
- به علت ابعاد کوچک قطعات اس ام دی ساخت نمونه اولیه دشوار است.
- نیازمند فرآیند ساخت پیچیده و همراه با هزینه بالاتر هستند.
- تولید قطعات الکترونیکی SMD دشوارتر از تولید قطعات DIP است.
- نیاز به ابزار خاص برای مونتاژ قطعات SMD
- قطعات اس ام دی در تحمل جریان و ولتاژهای بالا ندارند؛ برای همین مناسب مدارهای قدرتی نیستند.
تکنولوژی‌های قطعات SMD
قطعات الکترونیکی SMD در پکیج‌های مختلف بسته‌بندی می‌شوند که هر بسته منجر به تنوع در کاربرد قطعات اس ام دی می‌شود. در ادامه انواع پکیج‌های بسته‌بندی قطعات الکترونیکی SMD را معرفی می‌کنیم.
پکیج SOT
یک نمونه از پکیج‌های قطعات الکترونیکی SMD تکنولوژی SOT مخفف Small Outline Transistor است و معمولا ترانزیستورها، رگولاتورها و دیودها در این پکیج بسته‌بندی می‌شوند. ترانزیستورهای SOT بسته به نوع ترانزیستور سه یا چهار پایه سربی دارند. نکته حائز اهمیت این است که با وجود ICهای پیشرفته قطعات SOT دارای تقاضای بالایی در بازار هستند. شکل ۱۶ چند نمونه IC با پکیج SOT را نشان می‌دهد.
پکیج TO
نمونه دیگری از پکیجینگ برای ترانزیستورها، پکیج قطعات الکترونیک TO مخفف Transistor Outline است. از این نوع بسته‌بندی برای ترانزیستورهای قدرت استفاده می‌شود. شکل ۱۷ این نوع پکیج را نشان می‌دهد.
مدارهای یکپارچه کوچک مقیاس ( SOIC و SOP)
این نوع از ICها تک‌ترانزیستور نیستند و تعداد بیشتری ترانزیستور را در خود جای داده‌اند. در دو سمت این نوع پکیج پایه‌های قطعه قرار دارد که برای محافظت باید با احتیاط حمل شوند. جنس پایه‌ها می‌تواند از جنس سرب یا آلیاژ‌های مختلف طلا باشد. دو سایز کلی برای ساخت این قطعات وجود دارد.
ICهایی با کمتر از ۱۶ پایه در اندازه ۱۵۰ میلی‌متر و ICهایی با تعداد پایه‌های بیشتر در اندازه ۳۰۰ میلی‌متر ساخته می‌شوند. هر قطعه دارای کد اختصاصی است که اطلاعاتی درباره‌ی آن ارائه می‌دهد. مثلا SOJ-8 یک IC با پکیج ۸ پایه است. شکل ۱۸ این نوع بسته‌بندی را نشان می‌دهد.
پکیج مسطح بدون پایه (Flat no-leads package)
پکیج مسطح بدون پایه برای بسته‌بندی تراشه‌های حساس و هوشمند مانند میکروکنترلرها استفاده می‌شود. شکل ۱۹ این نوع پکیج را نشان می‌دهد.
چیپ حامل پلاستیکی سربی (PLCC)
نمونه‌ای از پکیج‌هایی که امروزه زیاد محبوب نیست و در گذشته بیشتر مورد استفاده قرار می‌گرفت PLCCها هستند. شکل ۲۰ این نوع بسته‌بندی را نشان می‌دهد.
پکیج‌های BGA
پکیج آرایه مشبک توپی (Ball Grid Array) سه دسته اصلی مدل سرامیکی (CBGA)، مدل پلاستیکی (PBGA) و مدل نواری (TBGA) دارد. در این نوع از قطعات بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ پایه اتصال وجود دارد که گویی توپی شکل در زیر قطعه قرار گرفته‌اند.
بخاطر شکل خاص این پایه‌ها احتمال خطا در لحیم‌کاری کمتر است و همچنین اتصالات نیز دارای کیفیت بالایی هستند. شکل ۲۱ سه نمونه از این نوع پکیج را نشان می‌دهد.
مونتاژ قطعات SMD
قطعات SMD را می‌توان هم به صورت دستی و هم با دستگاه مونتاژ کرد. از آنجایی که ابعاد این نوع قطعات بسیار کوچک است، مونتاژ آنها سخت‌تر است و نیاز به رعایت یک سری قوانین دارد.
مونتاژ با دستگاه
در تکنولوژی‌های مدرن گاهی بردهای الکترونیکی را تا ۲۰ لایه می‌سازند. همین مسئله، مونتاژ بردهای الکترونیکی را پیچیده‌تر و حساس‌تر می‌کند. با توجه به حساسیت بالای قطعات الکترونیکی باید هنگام مونتاژ استانداردهای لازم رعایت شود.
برای مثال برخی قطعات نسبت به الکتریسیته ساکن حساس هستند و باید برای تجهیزات مونتاژ این قطعات، مسیری به‌منظور تخلیه ولتاژ استاتیک در نظر گرفته شود.
فرآیند مونتاژ قطعات اس ام دی با دستگاه به صورت زیر است:
- برد PCB وارد دستگاه پرینت قلع می‌شوند.
- دستگاه، خمیر قلع (ترکیب سرب و قلع) را بر روی پدهای برد چاپ می‌کند. این‌کار با هدف اتصال برد مدار چاپی با قطعات انجام می‌شود. به این منظور پرینتر، از یک ماسک استفاده می‌کند که در محل‌هایی که باید قطعات سطحی نصب شود، سوراخ است. زمانی‌که تیغه‌های پرینتر آغشته به خمیر قلع از روی این سوراخ‌ها رد می‌شوند، لایه‌ای از خمیر قلع بر روی محل‌های نصب قطعات پوشیده می‌شود.
- در مرحله بعد، قطعات جایگذاری می‌شوند.
- در انتها برد از نظر الکتریکی و مونتاژ صحیح، چک می‌شود.
مونتاژ دستی
اگر قطعات SMD بیش از حد کوچک نباشند می‌توان به صورت دستی آنها را روی برد مونتاژ کرد. برای مونتاژ دستی از آنجایی که قطعات ریز هستند، از پنس (Tweezers) برای نگهداری قطعات و از لوپ (Magnifier) برای بزرگنمایی استفاده می‌شود. معمولاً در مونتاژ این قطعات از هویه هوای گرم استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
با توجه به کاربرد گسترده قطعات الکترونیکی SMD در ساخت وسایل خانگی و تجهیزات صنعتی و تجاری، در این مقاله موارد کاربرد، انواع، مزایا و معایب این قطعات را مورد بحث قرار دادیم.
تشخیص اندازه و نوع این قطعات در بردهای الکترونیکی با استفاده از کدهایی شامل اعداد و حرف انجام می‌شود. در بخشی از این مقاله نحوه خواندن این کدها شرح داده شده است. در بخش‌های دیگر نیز تکنولوژی‌های تولید و طراحی انواع قطعات SMD معرفی شد. بردهای الکترونیکی از آسیب‌پذیرترین قطعات در برابر جریان‌های الکتریکی ناخواسته هستند.
برای حفاظت تجهیزات در برابر آسیب‌های الکتریکی ناخواسته اجرای سیستم ارتینگ برای شبکه برق ضروری است. در دوره ارتینگ ماهر می‌توانید با روش‌های طراحی و اجرای سیستم ارتینگ به صورت کاملا عملی و کاربردی آشنا شوید.
سوالات متداول
از آنجایی که در ساخت این قطعات از تکنولوژی ساخت پیشرفته‌تر و پیچیده‌تری استفاده می‌شود، به تبع قیمت آنها از قطعات DIP نیز بیشتر است.
سرعت مونتاژ قطعات SMD به مراتب بیشتر است.
خیر. همچنان قطعات DIP در بسیاری از مدارهای الکترونیکی کاربردهای خود را دارند و به وفور استفاده می‌شوند. اما از قطعات اس ام دی در بردهای حساس استفاده می‌شود.