摘要：本文主要從元器件的特性、封裝形式及材料介紹各類元器件的選取，結(jié)合實際生產(chǎn)設(shè)備分析各種封裝的優(yōu)缺點，對產(chǎn)品設(shè)計者在SMT設(shè)計階段確定表面組裝元器件的封裝形式和結(jié)構(gòu)具有一定的參考價值。  關(guān)鍵詞：SMT 元器件 封裝 選取  一、概述  　　表面安裝元器件選擇和設(shè)計是產(chǎn)品總體設(shè)計的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)計者在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和詳細(xì)電路設(shè)計階段確定元器件的電氣性能和功能，在SMT設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)設(shè)備及工藝的具體情況和總體設(shè)計要求確定表面組裝元器件的封裝形式和結(jié)構(gòu)。表面安裝的焊點既是機械連接點又是電氣連接點，合理的選擇對提高PCB設(shè)計密度、可生產(chǎn)性、可測試性和可靠性都產(chǎn)生決定性的影響。  　　表面安裝元器件在功能上和插裝元器件沒有差別，其不同之處在于元器件的封裝。表面安裝的封裝在焊接時要經(jīng)受奶高的溫度其元器件和基板必須具有匹配的熱膨脹系數(shù)。這些因素在產(chǎn)品設(shè)計中必須全盤考慮。  選擇合適的封裝，其優(yōu)點主要是：1）.有效節(jié)省PCB面積；2）.提供更好的電學(xué)性能；3）.對元器件的內(nèi)部起保護作用，免受潮濕等環(huán)境影響；4）.提供良好的通信聯(lián)系；5）.幫助散熱并為傳送和測試提供方便。  二、表面安裝元器件的選取  　　表面安裝元器件分為有源和無源兩大類。按引腳形狀分為鷗翼型和“J”型。下面以此分類闡述元器件的選取。   　　1無源器件  　　元源器件主要包括單片陶瓷電容器、鉭電容器和厚膜電阻器，外形為長方形或園柱形。園柱形無源器件稱為“MELF”，采用再流焊時易發(fā)生滾動，需采用特殊焊盤設(shè)計，一般應(yīng)避免使用。長方形無源器件稱為“CHIP”片式元器件，它的體積小、重量輕、抗菌素沖擊性和抗震性好、寄生損耗小，被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中。為了獲得良好的可焊性，必須選擇鎳底阻擋層的電鍍。 　　表面安裝電阻器的電容器封裝有各種外形尺寸。在選取時應(yīng)避免選擇過小尺寸：<0.08英寸X0.05英寸以減小貼放難度，也要避免選擇過大尺寸：>0英寸X0.12英寸以避免使用環(huán)氧玻璃基板FR-4時產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)（CTE）失配片式元件要求能在260℃溫度下承受5-10S的焊接時間。 　　(1)片式電阻器  　　片式電阻器分為兩大類：厚膜型和薄膜型。額定功率為1/16、1/8、1/4瓦，電阻值從1歐到1兆歐的電阻器具有各種尺寸規(guī)格，按外形尺寸分為0805（0。08英寸X0.05英寸）、1206（0.12英寸X0.06英寸）、1210（0.12英寸X0.10英寸）等。一般來說1/16、1/8和1/4瓦的電阻器相應(yīng)于0805、1206及1210。選取時應(yīng)首選1/8瓦、外形尺寸為1206的元件。  　?。?）陶瓷電容器  　　陶瓷電容器有三種不同的介質(zhì)類型：COG或NPO、X7R和Z5U。它們的電容范圍各不相同。COG或NPO用于在很寬的溫度、電壓和頻率范圍內(nèi)有高穩(wěn)定性的電路；X7R和Z5U介質(zhì)電容器的溫度和電壓特性較差，主要應(yīng)用于旁路和去耦場合。  　　陶瓷電容器在波峰焊時容易開裂，原因是CTE失配。在焊接時電極和端接頭的CTE高，受熱比陶瓷快以致失配產(chǎn)生裂紋。解決的工藝辦法是波峰焊之前預(yù)熱電路板，減少熱沖擊。Z5U陶瓷電容器比X7R電容器更容易開裂，選取時應(yīng)盡量采用X7R電容器。 和 片式電阻器一樣，其外形尺寸應(yīng)量選用1206的電容器。  　?。?）電阻網(wǎng)絡(luò)  　　表面安裝電阻器網(wǎng)絡(luò)采用“SO”封裝，管腳為歐翼形。其焊盤圖形設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)電路需要加以選用。  　　現(xiàn)有最常用外形尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下：150MIL寬外殼（SO）有8、14、16引腳；220MIL寬外殼（SOMC）有14、16引腳；300MIL寬外殼（SOL）有14、16、20、24、28引腳。 　?。?）鉭電容器  　　表面安裝鉭電容器具有極高的體積效率和高可靠性。目前，該元件缺少標(biāo)準(zhǔn)化，一般使用字母標(biāo)記。  選擇鉭電容器最主要的是注意兩頭的端接頭結(jié)構(gòu)。它有兩種主要的結(jié)構(gòu)形式：一種是非壓膜式，一端焊接短片觸頭；另一種是塑膜式，引腳觸頭向下卷。由于貼片機動性抓取非壓膜式電容器時易出現(xiàn)貼片不準(zhǔn)的問題，加上這種電容器的金屬端接頭會使焊點變脆，選取時應(yīng)盡量選用塑膜式鉭電容器。 　　2、有源器件  　　表面安裝芯片載體有兩大類：陶瓷和塑料。  　　陶瓷芯片封裝的優(yōu)點是：1)氣密性好，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)有良好的保護作用 2)信號路徑較短，寄生參數(shù)、噪聲、延時特性明顯改善 3)降低功耗。缺點是因為無引腳吸收焊膏溶化時所產(chǎn)生的應(yīng)力，封裝和基板之間CTE失配可導(dǎo)致焊接時焊點開裂。目前，最常用的陶瓷餅片載體是無引線陶瓷習(xí)片載體LCCC。  　　塑料封裝目前被廣泛應(yīng)用于軍、民品生產(chǎn)上，具有良好的性價比。其封裝形式分為：小外形晶體管SOT；小外形集成電路SOIC；塑封有引線芯片載體PLCC；小外形J封裝；塑料扁平封裝PQFP。  　　為了有效縮小PCB面積，在器件功能和性能相同的情況下首選引腳數(shù)20以下的SOIC，引腳數(shù)20-84之間的PLCC，引腳數(shù)大于84的PQFP。  　　2。2.1無引線陶瓷芯片載體 　　電極中心距有1.0mm和1.27mm兩種。矩形有18、22、28、32個電極數(shù)；方形有16、20、24、28、44、56、68、84、100、124、156個電極數(shù)。由于目前采用的基板多為FR-4，CTE失配的情況比較嚴(yán)重，應(yīng)盡量避免選用。  　　2。2.2小外形晶體終究SOT  　　其常用的封裝形式為三引腳的SOT23、SOT89，四引腳的SOT143，一般用于二、三極管。  　　SOT23是最常用的三引腳封裝，可容納的最大芯片尺寸為0。030英寸X0.030英寸，按斷面高低分為低位、中位、高位三種。為了得到較好的清洗效果，一般優(yōu)選高位封裝。  　　SOT89一般用于功率較大的器件，可容納的最大芯片尺寸為0.060英寸X0.060英寸。 　　SOT143通常用于射頻（FR）晶體管的情況下，可容納的最大芯片尺寸為0.025英寸X0.025英寸。 　　2.2.3小外形集成電路SOIC  　　采用歐翼形封裝。對于引腳數(shù)不大于20的器件來說，采用此類封裝可節(jié)省更大的覆蓋面積。  　　SOIC封裝主要有兩種不同的外殼寬度：150MIL和300MIL，主要有8、14、16、20、24、28個引腳數(shù)。  　　在選取時應(yīng)注意引腳的共面度最大為0.004英寸。  　　2.2.4塑料扁平封裝PQFP  　　采用歐翼形封裝。主要應(yīng)用于ASIC專用集成電路。管腳 中心距分為1.0mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm、0.3mm幾種，引腳數(shù)有84-304條。  　　管腳中心距越小、管腳數(shù)越多，引腳越易損傷，共面度不易保持在0.004英寸范圍內(nèi)。選取時應(yīng)盡量采用帶角緩沖墊封裝的器件（四角有四個比引腳長約2MIL的墊子），以便在安裝、返修、測試過程中保護引腳。 　　2.2.5塑封有引線芯片載體PLCC和小外形J封裝  　　均采用J形封裝。具有可塑性，能吸收焊點的應(yīng)力從而避免焊點開裂，形成良好的焊點。  　　引腳數(shù)大于40時采用PLCC，占用覆蓋面積小，不易變形、共面性好。 　　PLCC按外形分矩形和方形兩種。矩形引線數(shù)有18、22、28、32條；方形引線數(shù)有16、20、24、28、44、52、68、84、100、124、156條。 　　小外形J封裝是SOIC和PLCC的混合形式，結(jié)合了PLCC引線強度大、共面性好和SOIC空間存線率高的優(yōu)點。主要用于高密度DRAM（1和4MB）.  三、歐翼形封裝和J形封裝器件引腳分析比較  　　引腳 的形狀決定了形成的焊點，對產(chǎn)品的可靠性和可生產(chǎn)性都有著重要的影響。目前采用的主要兩種形狀為：歐翼形和J形。