ii semestar -...

II semestar (2+2+0) Nastavnik: Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

[email protected]

2016 - Predavanje II

ELEKTRONSKE KOMPONENTE

Elektronske komponente su elementi kola koji utiču na preraspodelu energije - naelektrisanja u kolu

Elektronske komponente formiraju i utiču na elektrostatičko i elektromagnetno polje.

Osnovna podela komponenata: • PASIVNE – ne mogu da pojačavaju signal • AKTIVNE – pojačavaju signal

3/7/2016 Elektronske komponente -

Pasivne komponente 4

3/7/2016 Elektronske komponente - Uvod 5

Elektronske komponente

PASIVNE

Otpornici

Kondenzatori

Kalemovi

Transformatori

Prekidači

Osigurači

Konektori

Diode

AKTIVNE

Bipolarni tranzistori

MOS tranzistori

JFET tranzistori

Tiristori



Pasivne komponente Komponente sa izvodima i komponente

za površinsko montiranje (SMD)

Komponente sa izvodima. Komponente za površinsko montiranje. Kućišta. Lemljenje komponenata.



Žičani izvodi

Kontakti



Komponente sa izvodima (Through Hole – TH)

Komponente se montiraju na štampanu ploču. Štampana ploča ima otvore kroz koje se uvlače izvodi

komponenata, koji se leme sa suprotne strane štampane ploče.

Komponenta u ovom slučaju mora da ima izvode!!



Štampana ploča sa otvorima za montiranje komponenata sa izvodima

SMD KOMPONENTE



SMD komponente - USB flash drive





Komponente za površinsko montiranje (Surface Mounting Device – SMD)

SMD komponente nisu „bezizvodne“ komponente, već su kod njih izvodi takvog oblika da omogućavaju površinsko montiranje komponenata.

SMD komponente imaju samo kontaktne završetke.

Površinski montirane komponente – malih dimenzija – direktno se leme za štampanu ploču



Šta je SMD ili SMT? Način montiranja (vezivanja)

komponenti na štampanu ploču Lemni kontakti predstavljaju

mehaničku i električnu vezu Bondovi (lemni kontakti) se

nalaze na projektovanom provodnom paternu – nema otvora na štampanoj ploči

Primer štampane ploče sa formiranim otvorima za montiranje komponenti sa izvodima



Primer štampane ploče bez otvora (holes) za montiranje SMD komponenata





MLP 28-pin kućište

SMD kondenzator



Označavenje SMD komponenata



Označavenje SMD otpornika



3 i 4 cifre

EIA-96




3 i 4 cifre




EIA-96 sistem



Otpornik Keramički kondenzator

Elektrolitski Al kondenzator Otpornički modul

Svetleće diode (LED)



Tranzistor (SOT 23) Diode (SOD 80C)

Integrisana kola



Prednosti SMD tehnologije

Povećanje raspoloživog prostora – manje komponente

SMD tehnologija pruža mogućnost da se prevaziđu ograničenja u pogledu veličine i težine i daje dopunski stepen slobode pri projektovanju novih, savremenih, minijaturnih elektronskih kola.




Ekonomska ušteda. Površinskim montiranjem komponenata može

da se uštedi do 50% ukupnih troškova sklapanja štampanih ploča, a to se postiže uređajima za automatsku montažu.

I kod komponenata sa izvodima se koristi automatsko ubacivanje izvoda u otvore na štampanoj ploči, ali ta tehnika, iako je brza i pouzdana, zahteva približno 30% više prostora na ploči u poređenju sa ručnom montažom.




Brzina montiranja U SMD tehnologiji mogu da se koriste

najsavremenije metode lemljenja, kao što su talasno lemljenje i lemljenje razlivanjem.

Naravno daleko je lakše smeštati komponente na supstrat nego ubacivati njihove izvode u otvore na štampanoj ploči. Zbog toga su SMD sistemi brži od drugih uređaja za montažu.

SMT linja za montiranje






Povećanje nivoa pouzdanosti gotovih ploča, uz istovremeno njihovo kraće testiranje i značajno smanjeni škart.

Izuzetno mali škart kod SMD tehnologije posledica je nepostojanja otvora u štampanoj ploči, odnosno eliminacije otkaza koji nastaju prilikom formiranja i korišćenja tih otvora, a takođe i nemogućnosti pogrešnog smeštanja komponenata, s obzirom da je montaža kontrolisana računarom.




Zbog veoma kratkih izvoda SMD komponenata, parametri parazitnih elemenata svedeni na minimalne vrednosti.

To znači da takva kola imaju bolje električne karakteristike i veću brzinu rada.




Bolje mehaničke karakteristike, odnosno veća izdržljivost na udarce i vibracije.

SMD mogu da imaju veći broj izvoda i kontaktnih završetaka od klasičnih komponenata sa izvodima.

Prednosti SMD tehnologije povećanje raspoloživog prostora ekonomska ušteda brzini montiranja povećanju nivoa pouzdanosti veća brzina rada bolje mehaničke karakteristike veći broj izvoda i kontaktnih završetaka





Nedostaci SMD tehnologije složeniji tehnološki postupci lemljenja

(posebno kada se radi o ručnom lemljenju), teže ispitivanje (testiranje) usled slabije

pristupačnosti kontaktima, odnosno kontaktnim završecima komponenata,

ne postoje neke komponente kao SMD - posebno pasivne komponente sa izrazito visokim nazivnim vrednostima otpornosti i kapacitivnosti.



Kućišta Komponente, pasivne ili aktivne, se

smeštaju (inkapsuliraju) u kućišta. Kućišta su neophodna da bi se

komponenta, odnosno njen funkcionalni deo − pelet (čip) zaštitio od spoljašnjih uticaja (vlage, temperature, mehaničkih oštećenja.

Pored toga, kućišta su tako izvedena da se preko njih komponenta vezuje (lemi) u određeno elektronsko kolo.



Položaj peleta unutar kućišta



Kućišta

Električna veza između peleta i izvoda ostvaruje se žicom koja se sa jedne strane bondira za pelet, a sa druge strane na izvod.

Često se prema vizuelnom izgledu kućišta može prepoznati vrsta elektronske komponente



Najčešće korišćena kućišta bipolarnih tranzistora sa izvodima diode su u sličnim kućištima (samo sa dva izvoda), i tada nose oznake DO.

Dimenzije kućišta





Najčešće korišćeni tipovi i kućišta komponenata za površinsku montažu

Paralelopipedni oblik imaju otpornici, kondenzatori, pa čak i neki kalemovi. Otpornici mogu biti i cilindričnog oblika. Cilindrični oblik kućišta se koristi i za diode - SOD (Small Outline Diodes). Kućišta diskretnih poluprovodničkih komponenata, prvenstveno se misli na tranzistore (i bipolarne i unipolarne), označavaju se sa SOT (Small Outline Transistors)

SOIC (Small Integrated Circuits)

VSO (Very Small Outline



Podtipovi i kućišta integrisanih kola za površinsku montažu

PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)) QFN (Quad Flat Pack Non-lead)

QFP (Quad Flat Pack)



Izvodi (u obliku slova „J“) kod integrisanih kola sa kućištima tipa „Chip carrier“



QFP - Quad Flat Pack

TQFP - Thin Quad Flat Pack

QFN - Quad Flat Pack Non-lead

PQFP - Plastic Quad Flat Pack



SMD komponenta na štampanoj ploči



SMD vs TH komponenta na štampanoj ploči



Montiranje SMD komponenata



Deo jednog elektronskog uređaja sa naznakom komponenata sa SOIC, SOT i QFP kućištima



Integrisana kola u BGA - Ball Grid Array kućištima.



Prednosti BGA kućišta

svojstvo samocentriranja, kraće električne veze (a to znači manje

parazitne kapacitivnosti i induktivnosti, pa samim tim veću brzinu rada),

manja mehanička osetljivost izvoda, veći razmak između lemnih tačaka i bolja termička svojstva u odnosu na ostala

SMD kućišta



Višečipna MCP - Multi Chip Package kućišta



Dvojna POP - Package on Package kućišta



Lemljenje komponenata Pod lemljenjem se podrazumeva postupak kojim se,

pomoću rastopljenog dodatnog materijala (lema), izvodi komponenata spajaju sa provodnim vezama na štampanoj ploči (ili sa izvodima drugih komponenata) u nerazdvojnu celinu.

Pri lemljenju se izvodi i metal na štampanoj ploči samo zagrevaju, ali ne tope, a topi se samo materijal za lemljenje, s obzirom da ima nisku tačku topljenja (reda 180oC).



Ručno lemljenje Za ručno lemljenje elektronskih komponenata

materijal za lemljenje je najčešće tinol žica prečnika ne većeg od 1 mm (optimalni prečnik ovakve žice je 0,7 mm).

Tinol žice, koje su se pokazale izuzetno dobro u praksi, najčešće sadrže 60% kalaja i 40% olova (tačka topljenja 178oC).

Svi elektronski uređaji koji će se proizvoditi u zemljama evropske unije ili koji će se u te države uvoziti moraju da, u skladu sa direktivama RoHS (Restriction of Hazardous Substances), eliminišu iz proizvodnje tih uređaja olovo (Pb), kadmijum (Cd), živu (Hg), hrom (Cr) i brom (Br).



Ručno lemljenje Zbog toga se proces lemljenja u proizvodnji

elektronskih uređaja preusmerava na žice za lemljenje koje ne koriste olovo.

U praksi to znači više temperature topljenja (što ima za posledicu i povećanje radne temperature opreme), slabiji, tj. sporiji temperaturni odziv − potrebno je dodatno vreme za rad bez olova, pojavljivanje „mostova“ koji ne obezbeđuju dobar kontakt, a takođe površina lema je hrapava, što otežava pregled spojeva.

Skidanje SMD komponenata sa štampane ploče (soldering tweezers)





32-pin MQFP čip zalemljen ručno



Ručno lemljenje komponenata sa izvodima



Ručno lemljenje komponenata za površinsko montiranje (SMD-a)

Ručno lemljenje komponenata za površinsku montažu (SMD-a) se obavlja lemilicama male snage (12 W do 18 W) sa izuzetno uzanim vrhom.

Lemljenje SMD komponenta Metode koje su našle široku primenu

pri lemljenju SMD komponenata, posebno pri automatskoj montaži SMD-a, jesu: lemljenje razlivanjem talasnog lemljenja



Lemljenje razlivanjem Za lemljenje razlivanjem neophodno je korišćenje paste za lemljenje. Ova pasta se nanosi na štampanu ploču, a zatim se komponente

postavljaju tako da se izvodi, odnosno kontaktni završeci, praktično urone u pastu.

Nakon toga se i štampana ploča i komponente zagrevaju, pri čemu se lem razliva i ostvaruje istovremeno lemljenje svih komponenata; tipične temperature pri ovom načinu lemljenja su (215÷230)oC.



Talasno lemljenje Kod talasnog lemljenja komponente se pričvršćuju za štampanu ploču

lepkom, odnosno adhezivom i, nakon sušenja, šalje se velika količina lema u obliku talasa preko ploče i komponenata.

Za razliku od klasičnog talasnog lemljenja koje se široko primenjuje u konvencionalnoj tehnici montaže štampanih ploča sa komponentama sa izvodima, kod SMD talasnog lemljenja se, najčešće, koristi dvostruki talas: najpre se turbulentnim talasom nanosi lem na sve kritične tačke štampane ploče, a potom se laminarnim talasom sa tih mesta uklanja suvišni lem.

Nedostatak ovog načina lemljenja je potrebno relativno veliko rastojanje između komponenata.





Uređaji za montažu SMD



Trake za SMD komponente



Pasivne komponente Štampane ploče

(Printed Circuit Board – PCB)

PCB predstavlja ploču od izolacionog materijala na čijoj se površini nalaze kontakti za povezivanje elektronskih komponenata i veze između njih, koje se realizuju od provodnog materijala.



Štampane ploče - poprečni presek -

FR4 – fiberglas očvrsnut epoksidnom smolom (najčešća debljina 1,6mm)

Cu – bakarni sloj najčešće debljine 0,35mm Linije veza se formiraju selektivnim nagrizanjem

bakra



Štampane ploče - podela -

Prema broju slojeva: Jednoslojne štampane ploče – sloj bakra ili

bakarna folija se nalazi samo sa jedne strane. Višeslojne štampane ploče – više epoksidnih

slojeva. Prema vrsti izolacionog materijala:

čvrste – fiberglas, teflon, ... savitljive

PCB – Printed circuit board



Višeslojna PCB



Veze između slojeva - VIA



Projektovanje štampane ploče - OrCAD -



Proizvodnja štampanih ploča



Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -



Komponente kola - 555 timer chip - baterija - kondenzator - LED - 3 otpornika




Techniks Press-n-Peel PCB transfer film - štampa se na mat strani folije - laserski štampač – manual feed

- druga varijanta je fotopločica osetljiva pa UV svetlost (laser+paus+osvetljaj) - treća varijanta - markeri




- ammonium persulfat - vreme nagrizanja zavisi od temperature -125oC

- ferihlorid

-natrijum persulfat

ii semestar -...

Documents