9. Smd резисторы (Surface Mount Device)
Ранее при сборке радиоэлектронной аппаратуры осуществлялся навесной монтаж элементов или их продевание в печатную плату через предусмотренные отверстия. SMD-резисторы изготавливаются с контактными выводами, с помощью которых крепятся непосредственно на токопроводящую дорожку электронной схемы. Процесс может быть частично или полностью автоматизирован.
Такие миниатюрные резисторы прекрасно подходят для поверхностного монтажа. Маркировка позволяет узнать типоразмер, мощность и сопротивление изделия.
По форме СМД-резисторы бывают прямоугольными, квадратными, круглыми, овальными, профиль – низкий. Низкопрофильные элементы размещаются на плате очень компактно и существенно экономят полезную площадь.
Для технологии поверхностного монтажа (ТМП) применяют постоянные резисторы, выполненные как по толстоплёночной, так и по тонкоплёночной технологиям. Кроме резисторов широкого применения, разработаны также и прецизионные резисторы. Постоянные ТМП резисторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях: цилиндрические с металлизированными выводами типа MELF (metal electrode faсe bonding) и прямоугольные чип-резисторы.
Цилиндричсекие резисторы Конструктивно резисторы типа MELF представляют собой керамическое основание круглого сечения, на наружную поверхность которого нанесён методом тонкоплёночной технологии резистивный слой, а торцевые поверхности металлизированы. В России разработаны и выпускаются серийно постоянные непроволочные безвыводные резисторы цилиндрической формы типа Р1-11, аналогичные зарубежным MELF-резисторам.
Резисторы типа Р1-11 изготовляют в соответствии с техническими условиями АБШК.434110.0028 ТУ для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока; неизолированные, негерметичные, климатической категории и исполнения УХЛ5 по ГОСТ 15150-69. Резисторы имеют: диаметр 2.2 мм, длину 5.9 мм, ТКС (50…500)·10-6 С-1 , предельное рабочее напряжение 250 В, номинальные мощности 0.25 или 0.4 Вт, предельное отклонение 1%, 2%, 5%, 10%. Диапазон номинальных сопротивлений от 1 Ом до 5.1 МОм. Резисторы работоспособны в диапазоне температур от –60оС до +70оС и относительной влажности до 98 % при 25оС. При автоматизированном монтаже допускается пайка волной припоя при непосредственном погружении резистора в припой при температуре 250оС на время не более 4 с. В случае крепления резистора клеем для его полимеризации допускается воздействие ультрафиолетового облучения (УФО) мощностью до 100 Вт/см2 в течение одной минуты. Возможно трёхкратная пайка с общим временем до 10 с. Кроме того, допускается использование при монтаже припойной пасты. Резисторы поставляются россыпью, либо упакованными в пластмассовую формованную ленту, намотанную на бобину.
Прямоугольные чип-резисторы получили более широкое распространение вследствие их лучшей приспособленности к автоматизированному монтажу. Прямоугольные чип-резисторы общего применения изготовляют по толстоплёночной технологии, а прецизионные – по тонкоплёночной. К достоинствам резисторов этого типа стоит отнести: стандартизацию размеров на международном уровне, возможность автоматизированного электромонтажа, пайку ТМП-методами, наличие защиты внутреннего контактного слоя от растворения, упаковку в ленты.
Типовая конструкция толстоплёночного чип-резистора приведена на рисунке. Основанием резистора служит керамическая подложка на основе оксида алюминия, на которую наносится резистивный слой. Высокая точность величины сопротивления обеспечивается с помощью специальной системы лазерной подгонки. Электрический контакт с печатной платой обеспечивается трёхслойной контактной поверхностью, состоящей из внутреннего выводного слоя, барьерного и внешнего выводного слоя. Благодаря введению в конструкцию дополнительного слоя никеля, при пайке предотвращается миграция серебра из внутреннего выводного слоя в припой. На защитное покрытие из боросиликатного стекла наносится несмываемая кодовая маркировка номинала. Используют лазерные, либо абразивные методы подгонки резисторов. Выбор метода обусловлен экономическими соображениями.
Рис.7. Конструкция Чип (SMD) резистора.
Чип резистора состоит из керамической подложки с нанесенным на нее резистивным слоем из определенного материала и контактных площадок, а также защитного покрытия (полимер, смола, стекло). Сопротивление слоя зависит от типа материала и его толщины. Разные составляющие элементы могут быть выполнены из хрома, никеля, олова, оксидов рутения, серебра или палладия, а также различных сплавов.
Состав резистивного слоя, характер его обработки, технология нанесения на подложку чаще всего являются ноу-хау производителя и держатся в строжайшей тайне.
Типовые размеры SMD-резисторов
Размеры и форму этих деталей определяет нормативный документ JEDEC. На корпус наносится маркировка, которая сообщает о длине и ширине резистора в дюймах. Это наиболее распространенный вариант, используемый производителями, поставщиками, продавцами.
Например, маркировка 0804 означает, что длина детали равна 0,08 дюйма, а ширина – 0,04 дюйма. В системе СИ размеры указываются в миллиметрах. Для перевода в миллиметры дюймы умножают на 2,54. Обозначение резистора 0804 в системе СИ – 2010. Длина – 2,0 мм, ширина – 1,0 мм.
Каждый размер SMD-резистора имеет определенную максимальную рассеиваемую мощность.
Размер |
Длина (мм) |
Мощность (Вт) |
0201 |
0,6 |
0,05 |
0402 |
1,1 |
0,062 |
0603 |
1,6 |
0,1 |
0805 |
2,1 |
0,125 |
1206 |
3,1 |
0,25 |
Типы маркировки SMD-резисторов
Резисторы для поверхностного монтажа – детали очень маленьких размеров, поэтому стандартная система, применяемая на проволочных сопротивлениях, для данного случая не подходит. Детали 0402 не маркируются, а резисторы остальных типоразмеров обозначаются различными, специально для них разработанными способами. Выбор конкретного варианта зависит от типоразмера и допуска.
Маркировка из трех или четырех цифр
Резисторы с допусками 2 %, 5 %, 10 % всех типоразмеров имеют обозначения, в которых первые две или три цифры характеризуют численное значение номинального сопротивления. Последняя – это множитель, показывающий, в какую степень необходимо возвести 10, чтобы получить окончательный результат. Например, 103 означает номинал 10 000 Ом или 10 кОм.
В обозначении резисторов с номинальным сопротивлением менее 10 Ом используется буква R, которая ставится на месте десятичной запятой. Например, 0R5 – обозначает номинальное сопротивление 0,5 Ом.
Маркировка из двух цифр и одной буквы
Этот вариант применяется для прецизионных (очень точных деталей с допуском по сопротивлению 1 % и менее), которые отличаются очень маленькими габаритами. Их маркируют в соответствии со стандартом EIA-96.
Такая маркировка состоит из двух элементов:
цифры – характеризуют код номинального сопротивления резистора;
буква – определяет множитель, показывающий степень, в которую необходимо возвести 10, чтобы получить конечный результат.