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2.2 片式无源元件( SMC ) 无源元件的表面组装情况要简单些。 SMC 包括片状电

阻器、电容器、滤波器和陶瓷振荡器等。单片陶瓷电容、钽电容和厚膜电阻器为最主要的无源元件,它们一般呈方形或圆柱形,这些表面组装形式已获得广泛应用。因为当它们安装在基板的上部时,只占一半空间。当它们安装在基本的底部时,如双面混合组装型 SMT 电路板那样,占用了原来根本就不用的空间。这些元件的质量大约为引脚器件的1/10 。

从电子元器件的功能特性来说, SMC 特性参数的数值系列与传统元件的差别不大,标准的表称数值有E6 、 E12 、 E24 等。长方体 SMC 是根据其外形尺寸的大小划分成几个系列型号的,现有两种表示方法,欧美产品大多采用英制系列,日本产品采用公制系列,我国两种系列都在使用。并且,系列型号的发展变化也反映了 SMC 元件的小型化过程:5750 ( 2220 )→ 4532 ( 1812 )→ 3225 ( 1210 )→ 3216 ( 1206 )→ 2520 ( 1008 )→ 2012 ( 0805)→ 1608 ( 0603 )→ 1005 ( 0402 )→ 0603 ( 0201 )。

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2.2.1 电阻器 电阻器通常称为电阻。它分为固定电阻器和可变电阻器,在电路分

析中起分压、分流和限流作用,是一种应用非常广泛的电子元件。

1 .形片式电阻器( 1 )基本结构

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( 2 )外形尺寸矩形片式电阻器按电极结构形状可分为 D 型和 E 型两种。 D

型结构的反面电极尺寸只标最大尺寸,无公差要求; E 型结构对反面电极尺寸有公差要求,是目前常用的一种。 1/16W 、 1/8W 、和 1/4W 的电阻器尺寸不同,标称值为10W ~ 100MW 。 EIA ( Electronic Industries Association ,美国电子工业联合会)标准规范 IS-30 给出了尺寸通用表示法。不同制造厂家,电阻器尺寸不一样。一般来说, 1/16W 、 1/8W 、和 1/4W 电阻器用 EIA 尺寸可以分别表示为 0805 ( 0.08in×0.05in )、 1206 ( 0.12in×0.06in )和1210 ( 0.12in×0.10in )。标称值为 1/8W 的 1206 是通用尺寸,已有 1206 尺寸的 0W 电阻器。矩形片式电阻器的技术性能已由日本工业标准协会、日本电子机械工业协会和 IEC 制定了相应的标准。矩形片式电阻的额定功率是电阻器的环境温度为 70℃时能承受的电功率。超过了 70℃ 承受的功率将下降,直到125℃ 时负载功率为零。

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( 3 )精度和标记识别

制作用于极高精度电路的薄膜电阻器要求精度优于1% 。根据精度要求的不同,价格上可能有很大差别。例如,精度为 1% 的电阻器通常要比精度为 5% 的电阻器贵一倍。精度更高的元件价格也更高,但很少使用,而且应该避免使用。

采用厚膜工艺生产的电阻器公差可达到设计值的 1% ~20% 。 20% 公差的产品有时可直接由烧结膜制成,但更严格的公差必须经过调阻。这要特意按设计值的 20% ~ 40%进行印制。然后横向切割一部分电阻膜使阻值增加,与此同时要监视阻值。当达到理想的阻值时,这个过程即可停止。

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2 .柱形片式电阻器圆柱形片式电阻器的结构形状和制造方法基本上与带引脚电阻器相

同,只是去掉了原来电阻器的轴向引脚,做成无引脚形式,因而也称为金属电极无引脚面接合 MELF ( Metal Electrode Leadless Face )。 MELF 主要有碳膜 ERD 型、高性能金属膜 ERO 型及跨接用的 0W 电阻器 3 种,它是由传统的插装电阻器改型而来。

3 .电位器和可变电阻器表面组装电位器又称片式电位器,包括片状、圆柱状、扁平矩形结

构等各类电位器。它在电路中起调节电路电压和电路电流的作用,故分别称为分压式电位器和可变电阻器。

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2.2.2 电容器

电容器的基本结构十分简单,它是由两块平行金属极板以及极板之间的绝缘电介质组成。电容器极板上每单位电压能够存储的电荷数量称为电容器的电容,通常用大写字母 C 标示。电容器每单位电压能够存储的电荷越多,那么其容量越大,即: C=Q/V 。

1 .瓷介质电容器( 1 )矩形瓷介质电容器

a )电容器结构 b )陶瓷电容器

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( 2 )圆柱形瓷介质电容器

圆柱形瓷介质电容器的主体是一个被覆盖有金属内表面电极和外表面电极的陶瓷管。为了满足表面组装工艺的要求,瓷管的直径已从传统管形电容器的 3 ~ 6mm减小到 1.4 ~ 2.2mm ,瓷管的内表面电极从一端引出到外壁,和外表面电极保持一定的距离,外表面电极引至瓷管的另一端。通过控制瓷管内、外表面电极重叠部分的多少,来决定电容器的两个引出端。瓷管的外表面再涂覆一层树脂,在树脂上打印有关标记,这样就构成了圆柱形瓷介质电容器。

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2 .片式钽电解电容器 ( 1 )矩形钽电解电容器

钽电解电容结构示意图 钽电解电容

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矩形钽电解电容器的主要性能

温度范围 /℃ -55~ 125

额定电压最高使用温度 /℃

85

额定电压范围 /V 4~ 35

电容范围 /μF 0.047~ 100

容量允差 ±20%±10%

漏电流 /μA <0.5

耐焊接热 /℃ 260±5

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( 2 )圆柱形钽电解电容器

圆柱形钽电解电容器由阳极、固体半导体阴极组成,采

用环氧树脂封装。制作时,将作为阳极引脚的钽金属线放入钽金属粉末中,加压成形;在 1650 ~ 2000℃ 的高温真空炉中烧结成阳极芯片将芯片放入磷酸等赋能电解液中进行阳极氧化,形成介质膜,通过钽金属线与磁性阳极端子连接后做成阳极;然后浸入硝酸锰等溶液中,在 200 ~ 400℃ 的气浴炉中进行热分解,形成二氧化锰固体电解质膜作阴极;成膜后,在二氧化锰层上沉积一层石墨,再涂银浆,用环氧树脂封装,打印标志后就成为产品。

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3 .铝电解电容器铝电解电容器是有极性的电容器,它的正极板用铝箔,将其浸在电

解液中进行阳极氧化处理,铝箔表面上便生成一层三氧化二铝薄膜,其厚度一般为 0.02 ~ 0.03mm 。这层氧化膜便是正、负极板间的绝缘介质。电容器的负极是由电解质构成的,电解液一般由硼酸、氨水、乙二醇等组成。

铝电解电容器的构造 表贴铝电解电容器

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4 .云母电容器 云母电容器的结构很简单,它由金属箔片和薄云母层交

错层叠而成。将银浆料印在云母上,然后层叠,经热压后形成电容坯体,再完成电极连接,便得到了片式云母电容器,如图 2-7所示。云母电容器通常的容值范围可从 1pF至0.1mF ,额定电压可从 100V至 2500V 直流电压。常见的温度系数范围从 -20ppm/°C至 +100ppm/°C 。云母的典型介电常数为 5 。

云母电容器结构图

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5 .片式薄膜电容器随着电子产品趋向小型化、便携式,片式产品的需求量

逐步增大,薄膜电容器的片式化也有较大的发展。片式薄膜电容器具有电容量大、阻抗低、寄生电感小、损耗低等优点。它的用范围日趋扩大,无论在军事、宇航等投资类设备中还是在工业、家电等消费类设备中,已成为不可缺少的重要电子元件。

薄膜电容器结构 片状薄膜电容器

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6 .片式微调电容器 片式微调电容器按所用介质来分,有薄膜和陶瓷微调电容

器两类。陶瓷微调电容器在各类电子产品中已经得到了广泛的应用。

与普通微调电容器相比,片式陶瓷微调电容器主要有以下特点:制作片式陶瓷微调电容器的材料具有很高的耐热性,其配件具有优异的耐焊接热特性;小型化,使用中不产生金属渣,安装方便。

可变电容器适合于高频应用,如通信和视频产品。典型的产品系列所包括的范围大约从 1.5 ~ 50pF 几个等级,可调范围从小容值的 2 1∶ 左右到大容量值的 7 1∶ 。产品因制造厂家而异,但在电位器中所讨论的许多相同机械问题,也适用于可调电容器。

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2.2.3 电感器

片式电感器亦称表面贴装电感器,它与其它片式元器件( SMC及SMD )一样,是适用于表面贴装技术( SMT )的新一代无引线或短引线微型电子元件。其引出端的焊接面在同一平面上。

1 .片式电感的分类从制造工艺来分,片式电感器主要有 4 种类型,即绕线型、叠层型、

编织型和薄膜片式电感器。常用的是绕线式和叠层式两种类型。前者是传统绕线电感器小型化的产物;后者则采用多层印刷技术和叠层生产工艺制作,体积比绕线型片式电感器还要小,是电感元件领域重点开发的产品。

( 1 )绕线型 ( 2 )叠层型 ( 3 )薄膜片式 ( 4 )编织型

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信号电路用 SMD 电感器 电源电路用 SMD 电感器

NFR21G RC 双向 T 型滤波器 BLM03 系列 Ferrite beads filter

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3 .电感器使用注意事项

( 1 )电感类组件 , 其铁芯与绕线容易因温升效果产生电感量变化 ,需注意其本体温度必须在使用规格范围内。

( 2 )电感器的绕线 , 在电流通过后容易形成电磁场。在组件位置摆放时 ,需注意使相邻之电感器彼此远离 , 或绕线组互成直角 , 以减少相互间干扰。

( 3 )电感器的各层绕线间 ,尤其是多圈细线 , 也会产生间隙电容量 , 造成高频信号旁路 , 降低电感器之实际滤波效果。

( 4 )用仪表测试电感值与 Q 值时 , 为求数据正确 ,测试引线应尽量接近组件本体。