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第 2 章 表面组装元器件

第 2 章 表面组装元器件. 第一部分 R L C 元件. 表面组装电阻器. 表面组装电阻器按封装外形，可分为片状和圆柱状两种，结 构如图 2-1 所示。表面组装电阻器按制造工艺可分为厚膜型（ RN 型）和薄膜型（ RK 型）两大类。片状表面组装电阻器一般是用厚 膜工艺制作的：在一个高纯度氧化铝 (A1 2 O 3 ， 96%) 基底平面上网 印二氧化钌 (RuO2) 电阻浆来制作电阻膜；改变电阻浆料成分或配 比，就能得到不同的电阻值，也可以用激光在电阻膜上刻槽微调电 阻值；然后再印刷玻璃浆覆盖电阻膜，并烧结成釉保护层，最后把

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第 2 章 表面组装元器件

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  1. 第2章 表面组装元器件 • 第一部分 • R L C元件

  2. 表面组装电阻器 • 表面组装电阻器按封装外形，可分为片状和圆柱状两种，结 • 构如图2-1所示。表面组装电阻器按制造工艺可分为厚膜型（RN • 型）和薄膜型（RK型）两大类。片状表面组装电阻器一般是用厚 • 膜工艺制作的：在一个高纯度氧化铝(A12O3，96%)基底平面上网 • 印二氧化钌(RuO2)电阻浆来制作电阻膜；改变电阻浆料成分或配 • 比，就能得到不同的电阻值，也可以用激光在电阻膜上刻槽微调电 • 阻值；然后再印刷玻璃浆覆盖电阻膜，并烧结成釉保护层，最后把 • 基片两端做成焊端。

  3. 矩形表面组装电阻器的外形尺寸示意图 L=2.0(+0.1,-0.05)mm, D=1.25(±0.05)mm, T=0.3(+0.1)mm, H=1.4mm。 MELF电阻器的外形尺寸示意图

  4. a)直接驱动簧片结构 b)绝缘轴驱动簧片结构

  5. 表面组装电容器 • 表面组装电容器目前使用较多的主要有两种：陶瓷系列(瓷介)的电容器和钽电解电容器，其中瓷介电容器约占80%，其次是钽和铝电解电容器。有机薄膜和云母电容器使用较少。 • 1.SMC多层陶瓷电容器 • 表面组装陶瓷电容器多以陶瓷材料为电容介质，多层陶瓷电容器是在单层盘状电容器的基础上构成的，电极深入电容器内部，并与陶瓷介质相互交错。多层陶瓷电容器简称MLC。MLC通常是无引脚矩形结构，外层电极与片式电阻相同，也是3层结构，即Ag-Ni/Cd-Sn/Pb, MLC外形和结构如图2-15所示。

  6. 图2-16 SMC铝电解电容器

  7. 图2-18 片状云母电容器的结构 • 3. SMC云母电容器 • 云母电容器采用天然云母作为电解质，做成矩形片状，如图2-18所示。由于它具有耐热性好、损耗低、Q值和精度高、易做成小电容等特点，特别适合在高频电路中使用，近年来已在无线通信、硬盘系统中大量使用。

  8. 表面组装电感器

  9. 表2-7 SMC电感器类型 • 类 型 形 状 种 类 • 固定电感器 矩形 绕线型、多层型、固态型 • 圆柱形 绕线型、卷绕印刷型、多层卷绕型 • 可调电感器器 矩形 绕线型(可调线圈、中频变压) • LC复合元件 • LC滤波器 矩形 中频变压器 LC延迟线 • LC调谐器 圆柱形 LC滤波器、陷波器 • 特殊产品 LC、LRC、LR网络

  10. 1.绕线型表面组装电感器 • 绕线型SMT电感器实际上是把传统的卧式绕线电感器稍加改进而成。制造时将导线(线圈)缠绕在磁心上。低电感时用陶瓷作磁心，大电感时用铁氧体作磁心，绕组可以垂直也可水平。绕线后再加上端电极。端电极也称外部端子，它取代了传统的插装式电感器的引线，以便表面组装。 • 由于所用磁心不同，故结构上也有多种型式。 • ①工字形结构。这种电感器是在工字形磁心上绕线制成的，如图2-19a(开磁路)、图2-19b(闭磁路)所示。 • ②槽形结构。槽形结构是在磁性体的沟槽上绕上线圈而制成的，如图2-19c所示。 • ③棒形结构。这种结构的电感器与传统的卧式棒形电感器基本相同，它是在棒形磁心上绕线而成的。只是它用适合表面组装用的端电极代替了插装用的引线。 • ④腔体结构。这种结构是把绕好的线圈放在磁性腔体内，加上磁性盖板和端电极而成，如图2-19d所示。

  11. 2.多层型SMC电感器 • 多层型SMC电感器也称多层型片式电感器(MLCI)，它的结构和多层型陶瓷电容器相似,制造时由铁氧体浆料和导电浆料交替印刷叠层后，经高温烧结形成具有闭合磁路的整体。导电浆料经烧结后形成的螺旋式导电带，相当于传统电感器的线圈，被导电带包围的铁氧体相当于磁心，导电带外围的铁氧体使磁路闭合。其结构如图所示。

  12. 3.卷绕型SMC电感器

  13. 第2章 表面组装元器件 • 第2部分--半导体器件

  14. 二极管 • SMD二极管有无引线柱形玻璃封装和片状塑料封装两种。无引线柱形玻璃封装二极管是将管芯封装在细玻璃管内，两端以金属帽为电极。常见的有稳压、开关和通用二极管，功耗一般为0.5～1 W。外形尺寸有φ1.5mm×3.5mm和φ2.7mm×5.2mm两种，外形如图2-30所示。

  15. 小外形塑封晶体管(SOT) • 晶体管(三极管)采用带有翼形短引线的塑料封装，可分为SOT-23、SOT-89、SOT-l43、SOT-252几种尺寸结构，产品有小功率管、大功率管、场效应管和高频管几个系列；其中SOT-23是通用的表面组装晶体管，SOT-23有3条翼形引脚，内部结构如图2-32所示。 • SOT-89适用于较高功率的场合，它的e、b、c三个电极是从管子的同一侧引出，管子底面有金属散热片与集电极相连，晶体管芯片粘接在较大的铜片上，以利于散热。 • SOT-l43有4条翼形短引脚，对称分布在长边的两侧，引脚中宽度偏大一点的是集电极，这类封装常见双栅场效应管及高频晶体管。 • 小功率管额定功率为100～300 mW，电流为10～700 mA。 • 大功率管额定功率为300 mW～2 W，SOT-252封装的功耗可达2～50W,两条连在一起的引脚或与散热片连接的引脚是集电极。图2-33所示是SOT-252的封装外形尺寸。

  16. 图2-32 SOT-23晶体管

  17. 表面组装集成电路 • 表面组装集成电路包括各种数字电路和模拟电路的SSI～ULSI集 • 成器件。表面组装技术的重要基础之一是表面组装元器件，SMT的发 • 展史与SMC／SMD的发展史基本是同步的。 • 20世纪60年代，飞利浦公司研制出可表面组装的钮扣状微型器 • 件--小外形集成电路(SOIC)。它的引线分布在器件两侧，呈鸥翼 • 形，引线的中心距1.27mm(50milmil=0.001in=0.0254mm)， • 引线数可多达28针以上。20世纪70年代初期，日本开始使用方形扁 • 平封装的集成电路(QFP)来制造计算器。QFP的引线分布在器件的四 • 边，呈鸥翼形，引线的中心距最小仅为0.65mm(25mil)或更小，而 • 引线数可达几百针。

  18. 节距（引线间距 lead pitch ）的演变 THT 2.54 1.89 SMT 1.27—1.0—0.8— 0.65—0.5—0.4— 0.3

  19. 常用封装（2） COB（Chip On Board）板载芯片 bonding BGA（ball grid array）球栅阵列

  20. AD转换电路DIP封装尺寸 IC大小对比（同样功能电路） AD转换电路最新封装尺寸

  21. 集成电路的封装方式 • 1.SO封装 • 引线比较少的小规模集成电路大多采用这种小型封装。SO封装又分为几种， • 芯片宽度小于0.15 in，电极引脚数目比较少的(一般在8～40脚之间)，叫做SOP封装。 • 宽度在0.25 in以上，电极引脚数目在44以上的，叫做SOL封装，这种芯片常见于随机存储器(RAM)。 • 芯片宽度在0.6 in以上，电极引脚数目在44以上的，叫做SOW封装，这种芯片常见于可编程存储器(E2PROM)。 • 有些SOP封装采用小型化或薄型化封装，分别叫做SSOP封装和TSOP封装。大多数SO封装的引脚采用翼形电极，也有一些存储器采用J形电极（称为SOJ），有利于在插座上扩展存储容量，SO封装的引脚间距有1.27 mm、1.0 mm、0.8 mm、0.65 mm和0.5 mm几种。

  22. 图2-34 常见的SO封装的集成电路a) SO封装实物 b) SOP封装 c) SOL封装 d) SOW封装

  23. 图2-35 SOP的翼形引脚和“J”形引脚封装结构

  24. 2.QFP封装 • 矩形四边都有电极引脚的SMD集成电路叫做QFP封装，其中 • PQFP(Plastic QFP)封装的芯片四角有突出(角耳)，薄型TQFP封装 • 的厚度已经降到1.0 mm或0.5 mm。QFP封装也采用翼形的电极引 • 脚。QFP封装的芯片一般都是大规模集成电路,在商品化的QFP芯片中,电极引脚数目最少的28脚，最多可能达到300脚以上，引脚间距最小的是0.4mm(最小极限是0.3mm),最大的是1.27 mm。 图2-36 QFP封装的集成电路 a) QFP封装集成电路实物 b) QFP封装的一般形式 c) 四角有突出的QFP封装

  25. 3.LCCC封装 • 这是陶瓷芯片载体封装的SMD集成电路中没有引脚的一种封装；芯片被封装在陶瓷载体上，无引线的电极焊端排列在封装底面上的四边，电极数目为18～156个，间距有1.0mm和1.27mm两种,其外形如图2-37所示。 • LCCC引出端子的特点是在陶瓷外壳侧面有类似城堡状的金属化凹槽和外壳底面镀金电极相连，提供了较短的信号通路，电感和电容损耗较低，可用于高频工作状态，如微处理器单元、门阵列和存储器。 • LCCC集成电路的芯片是全密封的，可靠性高但价格高，主要用于军用产品中，并且必须考虑器件与电路板之间的热膨胀系数是否一致的问题。

  26. 图2-37 LCCC封装的集成电路a)无引线A型 b) 无引线B型 c) 无引线C型 d) 无引线D型

  27. 4.PLCC封装 • PLCC是集成电路的有引脚塑封芯片载体封装，它的引脚向内钩 • 回，叫作钩形(J形)电极，电极引脚数目为16～84个，间距为1.27 • mm，封装结构如图2-38所示。PPLCC封装的集成电路大多是可编 • 程的存储器。芯片可以安装在专用的插座上，容易取下来对其中的数 • 据进行改写；为了减少插座的成本，PLCC芯片也可以直接焊接在电 • 路板上，但用手工焊接比较困难。 • PLCC的外形有方形和矩形两种， • 方形的称为JEDEC MO-047;矩 • 形的称为JEDEC MO-052。外 • 形尺寸如图2-39所示。

  28. 图2-39 PLCC的外形尺寸a) 方形PLCC b) 矩形PLCC

  29. 5.BGA封装 • BGA是大规模集成电路的一种极富生命力的封装方法。20世纪 • 90年代后期，BGA方式已经大量应用。导致这种封装方式出现的根 • 本原因是集成电路的集成度迅速提高，芯片的封装尺寸必须缩小。 • BGA方式封装的大规模集成电路如图2-40b所示。BGA封装是 • 将原来器件PLCC／QFP封装的J形或翼形电极引脚，改变成球形引 • 脚；把从器件本体四周“单线性”顺列引出的电极，变成本体底面之下 • “全平面”式的格栅阵排列。这样，既可以疏散引脚间距，又能够增加 • 引脚数目。目前，使用较多的BGA的I／O端子数是72～736，预计 • 将达到2 000。焊球阵列在器件底面可以呈完全分布或部分分布。

  30. 图2-40 QFP和BGA封装的集成电路比较a) QFP封装 b) BGA封装 c) 焊球的部分分布 d) 焊球的完全分布

  31. 图2-41 大规模集成电路的几种BGA封装结构a)PBGA b)CBGA c)μBGA d) BGA的外观照片

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