广告

为什么我们越来越多的使用贴片电阻,而非插装器件?

2020-02-17 阅读:
为什么我们越来越多的使用贴片电阻,而非插装器件?
越来越多电路板的使用贴片元件,新设计的电路板除特殊需求的情况之外,都是优选贴片元器件。贴片元件以其体积小、易于机器焊接、便于维护,随着成本下降,已经成为很多器件选型场景的默认选项。特别是电阻、电容、电感,这些批量使用的元器件,设计时都倾向于优选贴片元件。这是因为以下几种原因。

越来越多电路板的使用贴片元件,新设计的电路板除特殊需求的情况之外,都是优选贴片元器件。贴片元件以其体积小、易于机器焊接、便于维护,随着成本下降,已经成为很多器件选型场景的默认选项。特别是电阻、电容、电感,这些批量使用的元器件,设计时都倾向于优选贴片元件。这是因为以下几种原因。WhUednc

直插元件相比,贴片元件体积小,重量轻,容易保存和运输。

贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右,一般采用SMT之后,电子产品体积缩小40%~60%,重量减轻60%~80%。可靠性高、抗振能力强、焊点缺陷率低、高频特性好、减少了电磁和射频干扰、易于实现自动化、提高生产效率、降低成本达30%~50%,节省材料、能源、设备、人力、工时。如通常用的贴片电阻0805封装或者0603封装比我们之前用的直插电阻要小上很多。几十个直插电阻就可以装满一袋,但换成贴片电阻的话足以装好几千个甚至上万个。如果功率能满足的前提下,一般优选表贴器件。WhUednc

贴片元件比直插元件容易焊接和拆卸。

贴片元件不用过孔,用锡少。直插元件最麻烦的就是拆卸,在两层或更多层的PCB板上拆卸时,哪怕只有两个管脚,将其拆下来也不太容易,而且容易损坏电路板,多管脚的就更不用说了。拆卸贴片元件就容易多了,不只管脚容易拆,而且也不容易损坏电路板。拆卸直插元器件的主要工具是吸锡器,自动的吸锡器价格昂贵,并且不易于保养,很容易损坏,或者气孔堵塞等问题。贴片器件在焊接过程中,是通过机器把元器件放置在PCB焊盘上的,而直插器件一般依赖人工放料。所以大批量生产的时候,贴片器件的生产效率会远远高于直插器件。直插器件往往在焊接之后还需要额外“剪管脚”,当产量非常大的时候,会影响生产效率。WhUednc

贴片元件比直插元件的高频特性更好。

这是由于贴片元件体积小并且不需要过孔,从而减少了杂散电场和杂散磁场,这在高频模拟电路和高速数字电路中非常重要。如图8.1所示,我们可以看到电阻的寄生参数,主要是并联的杂散电容Cp,和引线导致的寄生电感Lp和并联电容。WhUednc

WhUednc

电阻的高频等效模型WhUednc

如图所示,直插电阻因为管脚是“金属丝”的形式,所以金属丝越长,则寄生的电感越大。直插电阻的管脚长度不可能太短,原因有三:第一、直插电阻体积比较大,引脚的最短也一定大于电阻横截面积的半径大小;第二、直插电阻的管脚需要穿过PCB;第三,一般我们弯折电阻管脚进行安装的时候,需要留一段距离,避免电阻体受力,导致电阻损坏。如图8.3所示,而相比之下,表贴电阻的管脚就非常短,所以表贴电阻的寄生电感也非常小。WhUednc

WhUednc

直插电阻管脚实物图WhUednc

WhUednc

表贴电阻管脚实物图WhUednc

理想的电阻的阻抗应该是跟频率无关的,如图所示。WhUednc

WhUednc

理想电阻的阻抗曲线图WhUednc

在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对直流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。阻抗的单位是欧姆。WhUednc

阻抗是元器件或电路对周期的交流信号的总的反作用。AC 交流测试信号 (幅度和频率)。阻抗是一个复数,包括实部和虚部。理想电阻就是阻抗的实部,寄生电感和寄生电容就是阻抗的虚部。WhUednc

简单的看,我们可以先把寄生的并联电容省略,就是一个理想的电阻串联一个理想的电感。当串联一个寄生电感之后,则相当于阻抗增加了一个虚部。根据我们熟知的电感特性是通直流,阻交流,则相当于高频的阻抗上升。WhUednc

阻抗在直角坐标系中用Z=R+jX表示。那么在极坐标系中,阻抗可以用幅度和相角表示。直角坐标系中的实部和虚部可以通过数学换算成极坐标系中的幅度和相位。我们通过阻抗公式式,可以知道:WhUednc

WhUednc

那么Z求模的结果,就是某个频率点的阻抗的大小。如图8.5所示,我们在复阻抗平面按表示一个阻抗。WhUednc

WhUednc

复阻抗平面表示一个阻抗WhUednc

我们在讨论一些电路的时候,往往需要知道电路在各个频点的阻抗绝对值,例如:高速数字电路的信号完整性分析、滤波器设计等。所以我们一般会绘制一个阻抗和频率的函数曲线,描述阻抗特性。我们选择一个10欧姆电阻、并设置寄生电容为0.2pF、寄生电感为10nH或者20nH的电路,其阻抗特性如图所示。WhUednc

WhUednc

实际电阻的阻抗特性曲线WhUednc

贴片元件提高了电路的稳定性和可靠性

直插器件的抗震能力偏差,在一些高可靠性的场景下,需要对直插器件的管脚点上加固胶,如图所示。WhUednc

WhUednc

立式直插电阻点胶加固工艺WhUednc

WhUednc

直插电容点胶加固工艺WhUednc

表贴器件因为体积小、重量轻,相同的参数情况下,震动的能量小,震动带来对引脚的应力也就响应的小。表贴器件的引脚不是直插器件的金属丝形式,而是大面积金属面与PCB焊盘焊接在一起。所以表贴器件的引脚是刚性的,抗震能力更强。WhUednc

(本文授权自公众号硬件十万个为什么,责编:Demi Xia)WhUednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 你用哪些性能指针来打分数? 随着技术和优先因素的发展,质量因子也发生变化。您最常引用的指针或质量因子是什么?是否有一些较旧的指标你觉得过时没什么用了?您认为有哪些更相关的新指标?
  • 使用吉时利DMM的比率功能测量功率 技术大咖测试笔记系列之五。比率功能比较输入端子上的电压与传感端子上的电压,输出它们的商,也就是输入电压除以传感电压。由于这一测量编码两个单独的电压读数,因此使用TSP脚本会有一些事情很好玩。
  • 汽车ADC如何帮助设计人员在ADAS中实现功能安全 随着车辆的自动化水平不断提高,一级供应商和原始设备制造商越来越需要提供诊断监控的ADC,用于实现其功能安全目标。
  • ADALM2000实验:发射极跟随器(BJT) 本次实验的目的是研究简单的NPN发射极跟随器,有时也被称为共集电极配置。
  • 仿真看世界之650V混合SiC单管的开关特性 在中小功率光伏与UPS等领域,IGBT混搭SiC SBD续流二极管具有较高性价比。此次,我们将利用英飞凌强大且丰富的器件SPICE模型,同样在Simetirx的仿真环境里,测试不同类型的续流二极管,对IGBT开通特性及Eon的影响。
  • 降低误报率——烟雾报警器如何通过汉堡包烟雾干扰报警 在2021年6月发布的最新版中,UL新增一项测试,即汉堡包烟雾干扰报警测试。在该测试中,必须能够区分汉堡包肉饼产生的烟雾浓度和易燃聚氨酯产生的烟雾浓度。这项测试有助于降低厨房的误报率。本文将介绍这项测试,并讨论如何进行新检测器设计以通过这项新测试。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了