View
250
Download
9
Category
Preview:
Citation preview
II semestar (2+2+0) Nastavnik: Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337
dragan.pantic@elfak.ni.ac.rs
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 6
Pasivne komponente Komponente sa izvodima i komponente
za površinsko montiranje (SMD)
Komponente sa izvodima. Komponente za površinsko montiranje. Kućišta. Lemljenje komponenata.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 7
Žičani izvodi
Kontakti
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 8
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!!
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 9
Štampana ploča sa otvorima za montiranje komponenata sa izvodima
SMD KOMPONENTE
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 10
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 11
SMD komponente - USB flash drive
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 12
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 13
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 14
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 15
Primer štampane ploče sa formiranim otvorima za montiranje komponenti sa izvodima
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 16
Primer štampane ploče sa formiranim otvorima za montiranje komponenti sa izvodima
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 17
Primer štampane ploče bez otvora (holes) za montiranje SMD komponenata
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 18
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 19
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 20
MLP 28-pin kućište
SMD kondenzator
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 21
Označavenje SMD komponenata
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 22
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 23
3 i 4 cifre
EIA-96
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 24
3 i 4 cifre
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 25
3 i 4 cifre
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 26
3 i 4 cifre
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 27
EIA-96 sistem
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 28
EIA-96 sistem
Označavenje SMD otpornika
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 29
EIA-96 sistem
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 30
Otpornik Keramički kondenzator
Elektrolitski Al kondenzator Otpornički modul
Svetleće diode (LED)
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 31
Tranzistor (SOT 23) Diode (SOD 80C)
Integrisana kola
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 32
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 33
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 34
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 35
Prednosti SMD tehnologije
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 36
Prednosti SMD tehnologije
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 37
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 38
Prednosti SMD tehnologije
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 39
Prednosti SMD tehnologije
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 40
Prednosti SMD tehnologije
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 41
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 42
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 43
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 44
Položaj peleta unutar kućišta
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 45
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 46
Najčešće korišćena kućišta bipolarnih tranzistora sa izvodima diode su u sličnim kućištima (samo sa dva izvoda), i tada nose oznake DO.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 47
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 48
Dimenzije kućišta
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 49
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 50
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 51
Podtipovi i kućišta integrisanih kola za površinsku montažu
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)) QFN (Quad Flat Pack Non-lead)
QFP (Quad Flat Pack)
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 52
Izvodi (u obliku slova „J“) kod integrisanih kola sa kućištima tipa „Chip carrier“
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 53
QFP - Quad Flat Pack
TQFP - Thin Quad Flat Pack
QFN - Quad Flat Pack Non-lead
PQFP - Plastic Quad Flat Pack
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 54
SMD komponenta na štampanoj ploči
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 55
SMD vs TH komponenta na štampanoj ploči
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 56
Montiranje SMD komponenata
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 57
Deo jednog elektronskog uređaja sa naznakom komponenata sa SOIC, SOT i QFP kućištima
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 58
Integrisana kola u BGA - Ball Grid Array kućištima.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 59
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 60
Višečipna MCP - Multi Chip Package kućišta
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 61
Dvojna POP - Package on Package kućišta
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 62
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 63
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).
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 64
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).
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 65
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)
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 66
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 67
32-pin MQFP čip zalemljen ručno
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 68
Ručno lemljenje komponenata sa izvodima
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 69
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 70
Lemljenje SMD komponenta Metode koje su našle široku primenu
pri lemljenju SMD komponenata, posebno pri automatskoj montaži SMD-a, jesu: lemljenje razlivanjem talasnog lemljenja
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 71
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 72
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 73
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 74
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 75
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 76
Uređaji za montažu SMD
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 77
Trake za SMD komponente
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 78
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.
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 79
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 80
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
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 81
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 82
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 83
Višeslojna PCB
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 84
Višeslojna PCB
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 85
Veze između slojeva - VIA
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 86
Projektovanje štampane ploče - OrCAD -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 87
Proizvodnja štampanih ploča
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 88
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 89
Komponente kola - 555 timer chip - baterija - kondenzator - LED - 3 otpornika
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 90
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 91
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
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 92
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 93
- ammonium persulfat - vreme nagrizanja zavisi od temperature -125oC
- ferihlorid
-natrijum persulfat
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 94
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 95
Relizacija jednostavne štampane ploče - blinker kolo -
3/7/2016 Elektronske komponente -
Pasivne komponente 96
Recommended