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    干貨 | PCB與貼片元器件的分類和辨識

    發布者:小智-詹 閱讀量:118 發布時間:2019-12-10 15:09:35
    智茂電路板分板機分享:PCB與貼片元器件的分類和辨識

    印制電路板

    印制電路板(Printed Circuit Board,簡稱PCB)在電子設備中是電子元器件的載體,提供機械支撐和電氣連接,并保證電子產品的電氣、熱和機械性能的可靠性。為自動焊錫提供阻焊圖形,為電子元器件安裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。

    PCB板由焊盤、導線、絲印、絕緣漆、定位孔、導通孔、貫穿孔等要素構成:

    (1)焊盤:焊盤是電路板上用來焊接元器件或引線的銅箔,經過回焊爐將錫膏熔解或過波峰焊后對零件進行固定;

    (2)導線:用于連接電路板上各種元件的引腳,完成各個元件之間電信號的連接;

    (3)絲?。阂布窗子?,文字印刷標明零件的名稱、位置、方向。PCB上有產品型號、版本、廠商標志和生產批號等;

    (4)絕緣漆:絕緣漆作用是絕緣、阻焊、防止PCB板面被污染,黃油和綠油偏多;

    (5)導通孔:PCB上充滿或涂上金屬的小洞,它可以與兩面的導線相連接,又稱VIA孔;

    (6)貫通孔:用于插裝通孔元器件;

    (7)定位孔:用于將PCB固定在電子設備中。


    2.2

     PCB的分類

    PCB按印刷版電路層數可分為單面板、雙面板、多層板;按基板材質分有剛性PCB、柔性PCB(撓性板)、剛柔結合PCB(剛撓結合板)等。與此同時,印制板繼續朝著高精度、高密度和高可靠性方向發展,體積不斷縮小,、成本不斷減輕,而性能卻不斷提高,使得印制板在未來電子設備地生產過程中,仍然保持著強大的生命力。

    2.3

    PCB的基板材料

    覆銅板(Copper  Clad  Laminates,簡稱 CCL)是PCB的基材,它是用增強材料,浸以樹脂膠黏劑,通過烘干、裁剪、疊合成坯料,然后覆上銅箔,用鋼板作為模具,在熱壓機中經高溫高壓成形加工而制成的。一般用來制作多層板的半固化片,是覆銅板在制作過程中的半成品,多為玻璃布浸以樹脂,經干燥加工而成。如圖2-5所示,是多層PCB板組成的示意圖。

    PCB基板材料,可分為紙基、玻璃布基、復合材料基(Composite Epoxy Material,簡稱CEM)、特殊材料基(陶瓷、金屬芯基等)四大類,如表2-1所示。

    按基板所采用的樹脂膠黏劑不同進行分類,常見的紙基CCL有:酚醛樹脂(XPc、XxxPC、FR-1、FR-2等)、環氧樹脂(FR-3)、聚酯樹脂等各種類型。常見的玻璃纖維布基CCL有環氧樹脂(FR24、FR-5),它是目前使用最廣泛的玻璃纖維布基類型。另外, 還有其他特殊性樹脂,如雙馬來酰亞胺改性三嗪樹脂(BT)、聚酰亞胺樹脂(PI)、二亞苯基醚樹脂(PPO)、馬來酸酐亞胺—苯乙烯樹脂(MS)、聚氰酸酯樹脂、聚烯烴樹脂等。


    表2-1 PCB基材的分類

    2.4

    貼片元器件(SMC/SMD)

    2.4.1 SMC/SMD的封裝

    封裝(Package)就是指把硅片上的電路管腳,用導線接引到外部接頭處,以便與其它器件連接。封裝形式是指安裝半導體集成電路芯片用的外殼,它不僅起著安裝、固定、密封、保護芯片及增強電熱性能等方面的作用,而且還通過芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其它器件相連接,從而實現內部芯片與外部電路的連接。

    1.標準封裝 

    (1)無源片式元件(CHIP) 

    長方形無源器件稱為“CHIP”片式元器件,它的體積小、重量輕、抗沖擊性和抗震性好、寄生損耗小,被廣泛應用于各類電子產品中。主要用于電阻、電容、電感等元件,主要特點是沒有突出的引腳。

    無源片式元件用兩種尺寸代碼來表示。一種尺寸代碼是由4位數字表示的EIA(美國電子工業協會)代碼,前兩位與后兩位分別表示電阻的長與寬,以英寸為單位。我們常說的0603封裝就是指英制代碼。另一種是米制代碼,也由4位數字表示,其單位為毫米。英制的1005,0201、0402、0603、0805、1206片狀元件,相當于公制的0402、0603、1005、1608、2012、3216(mm)元件,通常使用的都是英制標注,下表列出貼片電阻封裝英制和公制的關系及詳細的尺。                        

    (2)柱狀封裝元件(MELF)

    主要用于二極管、電阻、電感、陶瓷或鉭電容等。焊接端頭為圓柱體金屬成份,如銀、金或鈀銀合金等,易滾動,如圖2-10。


    圖2-10 柱狀元件

    (3)小外形晶體管(SOT,Small Outline Transistor )

    主要用于二極管、三極管、達林頓管等。引出端特點是分列于元器件對稱的兩端,引腳為“一”和“L”形,基本分為對稱與不對稱兩類,有以下幾個系列SOT23、SOT89、SOT223等。

    (4)小外形封裝(SOP, Small Outline Package)

    SOP封裝主要用于中小規模集成電路。引出端特點是對稱分列于元器件的兩邊,引腳形態基本分為“L”與“鷗翼”(Gullwing)、“J”、“I”等四類,如圖2-12。SOP封裝技術由1968~1969年菲利浦公司開發成功,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等。                      

    (5)四周扁平封裝(QFP)

     多用于各類型的集成電路,引腳形態基本上分為“鷗翼”形,引腳間距從0.3mm至1.0mm多個系列,封體形態為正方形或長方形,封裝材料為塑料(PQFP)或陶瓷(CQFP),如圖2-13。

    (6)塑封引線芯片載體(PLCC)

    PLCC多用于各類型的集成電路,引腳形態為 “J”形,引腳間距1.27mm,封體形態為正方形或長方形、不規則形狀,封裝材料為塑料,可直接裝入芯片插座或焊接,如圖2-14。

    (7)球柵陣列封裝(BGA)

    大規模集成電路的BGA封裝發展緣由:集成電路的集成度迅速提高,封裝尺寸必須縮小。電極采用球形引腳,球形引腳優點:尺寸小利于高密度組裝;再流焊時有自校準效應,降低了貼片精度,提高組裝可靠性。該類型封裝已很多見,多用于大規模、高集成度器件,封裝材料為塑料或陶瓷、金屬,焊球間距為1.27mm、1.00mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm等,球徑隨著間距而相應縮小,陣列規格多樣,各家標準不一。BGA品種: 陶瓷BGA(CBGA)、塑料BGA(PBGA)、 微型BGA(Micro-BGA、μBGA、CSP)

    (8)芯片尺寸封裝(CSP)

     該類型從形式上類似于BGA,但其定義為封裝尺寸不大于芯片尺寸的1/3。有些公司的產品又稱為μBGA。焊球間距一般均在1.00mm以下。

    (9)倒裝芯片(FP)

    為目前最為先進的IC形式,應用晶圓片半導體工藝,產生具有規則或不規則凸點陣列,凸點間距在0.8mm以下,凸點直徑在0.5mm以下,基本屬裸芯片,如圖2-17。


    2.4.2SMC/SMD的包裝

    表面貼裝元器件的大量應用,是由表面貼裝設備高速發展促成的,同時高速度、高密度、自動化的貼裝要求,又促使了表面貼裝元器包裝技術的開發,表面貼裝元器件的包裝形式已經成為SMT系統中的重要環節,表面組裝元器件的包裝類型有編帶、管裝、托盤等。 

    1.編帶包裝

    編帶包裝在SMA生產中占有較大比例,常見的有電阻、電容以及各種IC等。帶狀包裝由帶盤與編帶組成,類似電影拷貝

    根據材質不同,有紙編帶,塑料編帶及黏結式編帶,其中紙編帶包裝與塑料編帶的元件,可用同一種帶狀供料器,而黏結式塑料編帶所使用的帶狀供料器的形式有所不同,但不管哪種材料的包裝帶,均有相同的結構。

    紙編帶由基帶、底帶和帶蓋組成,其中基帶是紙,而底帶和蓋帶則是塑料薄膜?;鶐喜加行A孔,又稱同步孔,是供帶狀送料器上棘輪傳動時的定位孔,兩孔之間的距離稱為步距。矩形孔是裝載元器件的料糟,用來裝載不同尺寸的元件。W指帶寬,帶寬已有標準化尺寸,有8mm,12mm,16mm,24mm和32mm等。用來裝載0603以上尺寸元件的同步孔距均為4mm,而小于0603尺寸的包裝帶上的同步孔距則為2mm,故定購供料器時應加以區別。

    2.管裝包裝

    主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC插座,以及異形元件等,如圖2-19所示。

    3.托盤包裝

    盤裝又稱華夫盤包裝,它主要用于QFP、SOP等元件。通常這類元件引腳精細,極易碰傷,故采用上下托盤將元件的本體夾緊,并保證左右不能移動,便于運輸和貼裝,如圖2-20所示。

    2.4.3 SMC/SMD的儲存與使用

    1.存放環境條件: 

    (1)環境溫度:30℃下; 

    (2)環境濕度:< 60%RH ;

    (3)環境氣氛:庫房及環境中不得有影響焊接性能的疏、氯、酸等有害氣體;

    (4)防靜電措施:要滿足表面組裝對防靜電的要求。

    2.存放周期:

    從生產日期起為二年。到用戶手中算起一般為一年(南方潮濕環境下3個月以內)。

    3. 防潮

    塑封元器件均對濕度有不同的敏感度,因而對敏感程度較高的元器件在包裝中,除正常的產品標識、合格證外,正規廠家均會在其包裝中放置若干物品,如:干燥劑、防潮袋、警示標簽、濕度指標卡等,對具有防潮要求的SMD元件,打開封裝后一周內或72小時內(根據不同元件的要求而定)必須使用完畢,如果72小時內不能使用完畢,應存放在< 20%RH的干燥箱內,對已經受潮的SMD器件按照規定作去潮烘烤處理,圖2-21為濕度敏感元件的真空包裝。

    4.防靜電 

     操作人員在拿取SMD元件時應帶好防靜電手環、防靜電手套等工具。

    2.4.4 BOM的識讀

    物料清單(Bill of materail,簡稱 BOM)在電子組裝生產中是一種非常重要的文件,是電子產品研發的成果性文件,也是電子企業中各個部門溝通的重要媒介,如采購部門根據BOM可以知道要采購哪些元器件,生產部門根據BOM清楚的知道,線路板的組裝過程中每個元器件數量以及安裝位置。要清楚生產用料必須學會看BOM,如表2-21所示,閱讀BOM主要注意幾方面:

    1. 要清楚產品型號、版本,如VA-391  V3.2  

    2. 區分BOM中哪些是SMC/SMD,哪些是THC:

    BOM描述中有下列文字或字母之一都是SMT用料 “SMD、0603、0805、1206、Chip、SMT、QFP、PLCC、BGA、SOJ”;

    插裝件一般有“DIP”字樣,但電解電容一般為DIP型,BOM上通常省去“DIP”字樣,如:BOM 第31行對電解電容的描述為6.8uF/400V,Φ8*15,105℃,20%。

    3.有些零件要看外形才知屬SMD還是DIP元件。舉例:

    (1)描述為chip  CAP  0.01μF   50V  +80%-20%   SMD  0603

    表示:該電容是晶片陶瓷電容,容值為0.01μF ,耐壓50V,誤差為+80%-20%,即容值允許范圍: 0.018μF ~0.008μF ,SMD  0603型的;

    (2)描述為chip  Resister  10  OHM  1/10W   5%   0603

      表示:該晶片電阻阻值為10Ω,功率為0.1瓦,誤差為±5%   0603規格;

    (3)描述為:Chipset  Sis6326  H0   208-Pin  PQFP

      表示:該芯片為SIS公司名稱為6326版本為H0,208個腳,PQFP型;

    (4)描述為:PCB  VA-391  V3.2  16×8.3cm,4-L  SS   Yellow

      表示:該PCB為VA-391,版本為3.2,長×寬×厚為143*112.5*1.6MM,基板材料為,FR-4的雙面板。

    4.看清楚描述是否有指定零件的廠牌及顏色等。

    5.位置是指零件用在PCB板上的位置以及數量。


    表2-21  VA-391 V3.2  主板BOM


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