Home Linh kiện

Linh kiện dán

Những điều cần biết về linh kiện dán


Linh kiện dán

1. Linh kiện dán là gì?
Linh kiện dán là loại linh kiện có không có chân, kích thước nhỏ được gắn trực tiếp lên bề mặt của board mạch chứ không cần phải cắm chân linh kiện qua lỗ như các loại linh kiện thông thường.
Đây là loại linh kiện chính được sử dụng trong công nghệ SMT hiện đại ngày nay, giúp tạo ra những linh kiện SMD với kích thước rất nhỏ phù hợp cho nhiều ứng dụng cao cấp.
SMT (Surface-mount technology): chúng ta có thể dịch nôm na là công nghệ dán (gắn) bề mặt. Một thuật ngữ dùng trong ngành công nghiệp điện tử để ám chỉ công nghệ tạo ra bo mạch, thay vì hàn qua các lỗ (hole) như công nghệ DIP thông thường thì công nghệ SMT sản xuất bằng cách gắn trực tiếp lên bề mặt của board mạch
SMD (Surface-mount devices): đây là một khái niệm thường bị nhầm lẫn, nhiều bạn sẽ gọi linh kiện dán là linh kiện SMD. Tuy nhiên, SMD là một thuật ngữ dùng để chỉ một bảng mạch in đã được gắn các linh kiện dán. Vậy linh kiện dán chỉ đơn thuần là các điện trở, tụ điện nhỏ được gắn trên bề mặt của SMD.
Linh kiện dán chiếm ít không gian hơn so với linh kiện truyền thống. Vì vậy hầu hết các công nghệ hiện đại ngày nay đều được làm từ linh kiện dán. Rất nhiều các mạch tích hợp (IC) mới chỉ có gắn bề mặt.

Vỏ bên ngoài linh kiện dán hơi phức tạp và rất ít tuân theo bao bì kép trong dòng. Ngoài ra, các yêu cầu của các thành phần gắn trên bề mặt đòi hỏi khắt khe hơn nhiều. SMD hoặc SMC phải chịu được nhiệt độ hàn cao hơn và phải được lựa chọn, đặt và hàn cẩn thận hơn để đạt được năng suất sản xuất chấp nhận được.
Danh mục được sử dụng cho SMD và cấu trúc sơ đồ chân có sẵn trong các cấu hình khác nhau.
Các loại linh kiện dán
2. Phân loại linh kiện
Danh sách linh kiện SMD thụ động
Các thành phần thụ động (Gói hai thiết bị đầu cuối):
Thành phần thụ động là thành phần điện tử không yêu cầu nguồn năng lượng để thực hiện chức năng dự định của nó. Ví dụ về các thành phần thụ động bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm và điốt.

• Điện trở rời gắn trên bề mặt (Điện trở SMD)
Có hai loại điện trở gắn trên bề mặt chính: màng dày và màng mỏng
Điện trở gắn trên bề mặt màng dày được chế tạo bằng cách sàng lọc màng điện trở (bột nhão dựa trên ruthenium dioxide hoặc vật liệu tương tự) trên bề mặt đế nhôm oxit phẳng, có độ tinh khiết cao, trái ngược với màng điện trở lắng đọng trên lõi tròn như trong điện trở hướng trục. Giá trị điện trở thu được bằng cách thay đổi thành phần của miếng dán điện trở trước khi chiếu và cắt phim bằng laser sau khi chiếu.

Trong điện trở màng mỏng, phần tử điện trở trên đế gốm có lớp phủ bảo vệ (thủy tinh thụ động) ở trên và các đầu mối hàn (chì thiếc) ở hai bên. Các đầu cuối có một lớp bám dính (bạc lắng đọng dưới dạng màng dán dày) trên đế gốm và lớp mạ niken chắn bên dưới, sau đó là lớp phủ hàn nhúng hoặc mạ. Rào chắn niken rất quan trọng trong việc duy trì khả năng hàn của các đầu nối vì nó ngăn chặn sự rò rỉ (hòa tan) của điện cực bạc hoặc vàng trong quá trình hàn SMD.

Các điện trở có xếp hạng 1/16, 1/10, 1/8 và ¼ watt với điện trở từ 1 ohm đến 100 megaohm ở nhiều kích cỡ và dung sai khác nhau. Các kích thước thường được sử dụng là: 0402, 0603, 0805, 1206 và 1210. Điện trở gắn trên bề mặt có một số dạng lớp điện trở màu với lớp phủ bảo vệ ở một bên và thường là vật liệu nền màu trắng ở bên kia. Do đó, hình thức bên ngoài cung cấp một cách đơn giản để phân biệt giữa điện trở và tụ điện.
Surface Mount Resistor
• Mạng điện trở gắn trên bề mặt
Mạng điện trở gắn trên bề mặt hoặc gói R thường được sử dụng để thay thế cho hàng loạt điện trở rời rạc. Điều này tiết kiệm thời gian và vị trí.
Các kiểu hiện có dựa trên SOIC phổ biến (Mạch tích hợp phác thảo nhỏ), nhưng kích thước cơ thể khác nhau. Chúng thường có từ 16 đến 20 chân với công suất ½ đến 2 watt mỗi gói.


• Tụ gốm cho SMT
Tụ điện gắn trên bề mặt là lý tưởng cho các ứng dụng mạch tần số cao vì nó không có bất kỳ dây dẫn nào và có thể được đặt bên dưới bề mặt ở phía đối diện của phần lắp ráp PCB. Cuộn và băng 8 mm được sử dụng nhiều nhất khi đóng gói các tụ gốm..

Tụ điện gắn trên bề mặt được sử dụng cho cả ứng dụng tách rời và điều khiển tần số. Tụ gốm nguyên khối nhiều lớp đã cải thiện hiệu suất thể tích. Chúng có sẵn ở các loại điện môi khác nhau cho mỗi EIA RS-198n, cụ thể là COG hoặc NPO, X7R, Z5U và Y5V.
Tụ điện gắn trên bề mặt có độ tin cậy cao và đã được sử dụng với số lượng lớn trong các ứng dụng ô tô, thiết bị quân sự và hàng không vũ trụ.

• Tụ điện tantali gắn trên bề mặt
Đối với tụ điện gắn trên bề mặt, chất điện môi có thể là gốm hoặc tantali.
Tụ điện tantalum gắn trên bề mặt mang lại hiệu suất thể tích rất cao hoặc sản phẩm có điện dung-điện áp cao trên mỗi đơn vị thể tích và độ tin cậy cao.

Các tụ điện có dây dẫn bọc bên dưới, thường được gọi là tụ điện tantali đúc bằng nhựa, có các dây dẫn thay vì các đầu cuối và một đỉnh vát làm chỉ báo phân cực. Không có vấn đề về mối hàn hoặc vị trí khi sử dụng các tụ điện tantali bằng nhựa đúc. Chúng có sẵn ở hai kích cỡ vỏ – phạm vi tiêu chuẩn và mở rộng.

Giá trị điện dung của tụ điện tantali thay đổi từ 0,1 đến 100 µF và từ 4 đến 50 V dc trong các kích cỡ vỏ khác nhau. Chúng cũng có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu của ứng dụng. Tụ điện Tantali có sẵn có hoặc không có giá trị điện dung được đánh dấu với số lượng lớn, trong gói bánh quế, và trên băng và cuộn.
Tụ điện tantali gắn trên bề mặt
• Linh kiện SMD thụ động hình ống cho SMT
Các thiết bị hình trụ được gọi là mặt không có điện cực kim loại (MELF) được sử dụng cho điện trở, jumper, tụ điện gốm và tantali cũng như điốt. Chúng có dạng hình trụ và có các đầu bằng kim loại để hàn.
Vì MELF có dạng hình trụ nên các điện trở không cần phải đặt các phần tử điện trở cách xa bề mặt bo mạch như trường hợp của các điện trở hình chữ nhật. MELFs ít tốn kém hơn. Giống như các thiết bị hướng trục thông thường, MELF được mã hóa màu cho các giá trị. Điốt MELF được xác định là MLL 41 và MLL 34. Điện trở MELF được xác định là 0805, 1206, 1406 và 2309.
Danh sách và nhận dạng linh kiện SMD chủ động
Gắn bề mặt cung cấp nhiều loại gói chủ động và thụ động hơn so với công nghệ xuyên lỗ.
Dưới đây là tất cả các danh mục khác nhau của gói thành phần gắn trên bề mặt hoạt động:

• Chất mang chip gốm không chì (LCCC)
Như tên cho thấy, các hãng chip không chì không có khách hàng tiềm năng. Thay vào đó, chúng có các đầu cuối hình rãnh, được mạ vàng, được gọi là các đầu cuối cung cấp các đường dẫn tín hiệu ngắn hơn cho phép tần số hoạt động cao hơn. Các LCCC có thể được chia thành các họ khác nhau tùy thuộc vào mức độ của gói. Phổ biến nhất là họ 50 mil (1,27 mm). Những loại khác là các họ 40, 25 và 20 triệu.

• Vật liệu mang phoi có chì bằng gốm (CLCC)
(Được pha chì trước và được pha chì sau)
Chất mang gốm pha chì có sẵn ở cả định dạng pha chì trước và pha chì sau. Các chất mang chip chì trước có hợp kim đồng hoặc dây dẫn Kovar được gắn bởi nhà sản xuất. Trong các chất mang chip chì sau, người dùng gắn dây dẫn vào các tấm đúc của chất mang chip gốm không chì.
Khi sử dụng các gói gốm có chì, kích thước của chúng thường giống như trong các chất mang chip có chì bằng nhựa.

• Các linh kiện SMT chủ động (Gói nhựa)
Như đã thảo luận ở trên, các gói gốm đắt tiền và được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng quân sự. Mặt khác, các gói SMD bằng nhựa là các gói được sử dụng rộng rãi nhất cho các ứng dụng phi quân sự, nơi không yêu cầu tính kín. Các gói sứ bị nứt mối hàn do CTE không khớp giữa gói và chất nền, nhưng các gói nhựa cũng không gặp sự cố.

Dưới đây là tất cả các linh kiện SMD chủ động (Gói Nhựa):
• Bóng bán dẫn phác thảo nhỏ (SOT)
Các bóng bán dẫn phác thảo nhỏ là một trong những tiền thân của các thiết bị tích cực trong việc gắn trên bề mặt. Chúng là các thiết bị ba và bốn dây dẫn. SOT ba đầu được xác định là SOT 23 (EIA TO 236) và SOT 89 (EIA TO 243). Thiết bị bốn dây dẫn được gọi là SOT 143 (EIA TO 253).

Các gói này thường được sử dụng cho điốt và bóng bán dẫn. Các gói SOT 23 và SOT 89 đã trở nên gần như phổ biến cho các bóng bán dẫn nhỏ gắn trên bề mặt. Ngay cả khi việc sử dụng các mạch tích hợp phức tạp có số lượng pin cao đang trở nên phổ biến, nhu cầu về các loại SOT và SOD khác nhau vẫn tiếp tục tăng.

• Mạch tích hợp phác thảo nhỏ (SOIC và SOP)
Mạch tích hợp phác thảo nhỏ (SOIC hoặc SO) về cơ bản là một gói thu nhỏ với các đầu dẫn ở tâm 0,050 inch. Nó được sử dụng để chứa các mạch tích hợp lớn hơn khả năng có thể có trong các gói SOT. Trong một số trường hợp, SOIC được sử dụng để chứa nhiều SOT.

SOIC chứa các dây dẫn ở hai bên được hình thành bên ngoài, thường được gọi là dây dẫn cánh mòng biển. SOIC cần được xử lý cẩn thận để tránh làm hỏng chì. SOIC chủ yếu có hai chiều rộng cơ thể khác nhau: 150 triệu và 300 triệu. Chiều rộng thân gói có ít hơn 16 dây dẫn là 150 triệu; đối với hơn 16 khách hàng tiềm năng, chiều rộng 300 triệu được sử dụng. 16 gói chì có cả hai chiều rộng cơ thể.

• Chất mang chip có chì bằng nhựa (PLCC)
Chất mang chip dẫn bằng nhựa (PLCC) là một phiên bản rẻ hơn của chất mang chip gốm. Các dây dẫn trong PLCC cung cấp sự tuân thủ cần thiết để loại bỏ ứng suất của mối hàn và do đó ngăn ngừa nứt mối hàn. Các PLCC có tỷ lệ khuôn trên gói lớn có thể dễ bị nứt gói do hấp thụ độ ẩm. Họ cần xử lý thích hợp.

• Gói J phác thảo nhỏ (SOJ)
Các gói SOJ có dây dẫn uốn cong chữ J giống như PLCC, nhưng chúng chỉ có chốt ở hai bên. Gói này là sự kết hợp giữa SOIC và PLCC và kết hợp các lợi ích xử lý của PLCC và hiệu quả không gian của SOIC. SOJ thường được sử dụng cho các DRAM có mật độ cao (1, 4 và 16 MB).

• Gói Fine Pitch SMD (QFP, SQFP)
Các gói SMD với bước rất tốt và số lượng khách hàng tiềm năng lớn hơn được gọi là gói bước tốt. Gói bốn phẳng (QFP) và gói bốn phẳng thu nhỏ (SQFP) là những ví dụ về gói cao độ tốt. Các gói cao độ tốt có dây dẫn mỏng hơn và yêu cầu thiết kế mẫu đất mỏng hơn.

• Linh kiện dán có độ chính xác cao - Ball Grid Array (BGA)
Ball Grid Array hoặc BGA là một gói gắn trên bề mặt (không có dây dẫn) sử dụng một loạt các quả cầu kim loại (bóng hàn) để kết nối điện.
Có nhiều loại BGA khác nhau, nhưng các loại chính là BGA gốm và nhựa. Các BGA gốm được gọi là CBGA (Mảng lưới bóng gốm) và CCGA (Mảng lưới cột gốm) và các BGA nhựa được gọi là PBGA. Có một loại BGA khác được gọi là BGA băng (TBGA). Các sân bóng đã được tiêu chuẩn hóa ở sân 1,0, 1,27 và 1,5 mm. (40,50 và 60 triệu sân). Kích thước thân của BGA thay đổi từ 7 đến 50 mm và số chân của chúng thay đổi từ 16 đến 2400. Số chân BGA phổ biến nhất nằm trong khoảng từ 200 đến 500 chân.

BGA rất tốt cho việc tự căn chỉnh trong quá trình chỉnh lại dòng ngay cả khi chúng bị đặt sai vị trí 50% (CCGA và TBGA không tự căn chỉnh tốt như PBGA và CBGA). Đây là một lý do cho năng suất cao hơn với BGA.
2. Ưu nhược điểm của linh kiện dán
- Ưu điểm:
+ Với kích thước siêu nhỏ của mình, linh kiện dán giúp các bo mạch có kích thước nhỏ gọn
+ Sự nhỏ gọn của bo mạch giúp sản xuất các thiết bị có kích thước mỏng nhẹ hơn
+ Quá trình lắp ráp đơn giản
+ Khả năng chống phát xạ cao hơn
+ Giúp nâng cao độ bền cơ học của PCB
+ Mật độ linh kiện lớn hơn trên cùng một đơn vị diện tích
+ Các loại linh kiện SMD hiện nay củng khá đầy đủ có thể thay thế cho nhiều loại linh kiện DIP thông thường
- Nhược điểm:
+ Không phù hợp với các mạch công suất lớn
+ Kích thước nhỏ đòi hỏi thợ kỹ thuật phải có tay nghề khi gia công, lắp đặt để tránh mắc lỗi
+ Chi phí lớn
3. Cách tra cứu linh kiện dán
Bạn có thể tải file PDF tra Code linh kiện dán theo link dưới đây:
https://www.sphere.bc.ca/download/smd-codebook.pdf