Сопротивление 514. Маркировка SMD-резисторов

Одним из самых простых и распространенных элементов электронных схем в приборах различного назначения являются резисторы. Производители делают большое количество различных модификаций, маркировка которых отличается. Поэтому тем, кто занимается ремонтом, проектированием и сборкой электронных схем требуется хорошо разбираться в маркировке резисторов различных типов. Термин SMD (Surface Mounted Device) в переводе с английского языка означает технология поверхностной пайки, разработан для упрощения установки малогабаритных элементов на печатных платах в радиоэлектронных изделиях.

Назначение резисторов SMD

Главная роль резисторов в электронных схемах – это ограничение тока на определенных участках цепи. Одним из ярких примеров является подключение резисторов в цепи питания светодиодов или на каскады усиления на транзисторах.

Резисторы в цепи являются сопротивлением электрическому току, все проводники и полупроводники имеют удельное сопротивление.

Упрощенно для схем оно рассчитывается по классическим формулам:

• P = I2 * R – мощность равняется произведению квадрата тока на сопротивление;
• R = P\I2 – сопротивление равно отношению мощности к квадрату тока в цепи;
• R = P\U2 – сопротивление можно рассчитать через отношение мощности к квадрату напряжения.

Мощность выражается в Ваттах, напряжение – в Вольтах, ток – в Амперах по международной системе измерения величин СИ. На крупногабаритных резисторах старого образца мощность и сопротивление просто писали на его поверхности буквенными и цифровыми обозначениями, например, 3кОм 5Вт.

Современная аппаратура имеет печатные платы малых габаритов, соответственно, резисторы и другие детали должны иметь миниатюрные размеры, на которых нет возможности сделать надписи. Поэтому аббревиатуру стали наносить в зашифрованном виде только цифрами или цветными полосами в определенной последовательности.

Конструктивные особенности резисторов SMD

Отличие SMD полупроводниковых деталей в том, что они миниатюрных размеров и припаиваются на медные дорожки платы с одной стороны. Контактные ножки других деталей проходят через отверстия на плате и припаиваются к дорожкам с другой стороны. Форма резисторов чаще всего бывает прямоугольной или квадратной, чем больше рассеиваемая тепловая мощность резистора, тем больше его размеры.

Технология, по которой сделан чип резистор, позволяет припаивать детали на плату, не делая отверстий в дорожках, это значительно упрощает монтаж, малые размеры элементов позволяют сократить габариты всей платы. Но обозначение smd резисторов для маркировки резисторов делается условными сокращениями, чтобы надписи поместились на поверхности элемента.

Расшифровка аббревиатуры SMD резисторов

Прежде всего, SMD резисторы разделяют по типоразмерам, которые напрямую связаны с рассеиваемой мощностью. Некоторые элементы настолько малы, что маркировка чип резисторов не помещается на его корпусе даже в виде сокращенного кода. Поэтому существуют справочные таблицы, где указаны ширина, длина корпуса, из которой можно определить мощность резистора. Измерения можно определить микрометром.

Обратите внимание! Маркировка smd резисторов типоразмера 0402 (длина – 0,04, ширина – 0,02 дюйма) не делается, нет кодовых обозначений, величины сопротивления, в этом варианте мощность определяется по таблице, сопротивление лучше измерить мультиметром, погрешность сопротивления в этих резисторах составляет от 2 до 10%.

Более точные smd резисторы с погрешностью в 1% с кодом типоразмера 0603 маркируются двумя цифрами и буквой R, цифры обозначают величину в омах, буква – множитель 10-1. Определяем кодировку по таблице, например:

• Код – 04 R;
• Соответствует величине сопротивления 107 Ом;
• R = 10-1.

В итоге получится величина сопротивления резистора 107х10-1 = 10,7 Ом. Когда R стоит между цифрами (2r2), это означает, что номинал сопротивления резистора – 2.2 Ом.

В обозначениях множителя применяется не только буква R :

• A – число 100;
• B – умножается на 101;
• C – это число 10 в степени 2;
• D – означает умножение на 103;
• E – число умножается на 104;
• F – число умножается на 105;
• S – множитель на х10-2.

Пример расшифровки такой маркировки следующий. Код 05Е, смотрим по таблице, 05 соответствует значению 110 Ом, умножаем на 104. Сопротивление с таким кодом будет 110х104 = 11440 Ом или 11,44 кОм.

Маркировка, обозначающая величину сопротивления на смд резисторах, имеет три варианта:

• Рассмотренный случай с двумя цифрами и одной буквой;
• С тремя цифрами;
• С четырьмя цифрами.

Расшифровка группы изделий с типоразмером 0805 с тремя цифрами (100, 102, 103…107 или 113) имеет следующие обозначения:

• Первые две цифры указывают величину сопротивления в Ω, иногда это значение называют мантисса, последняя цифра – степень, в основании которой всегда стоит 10;
• 113 соответствует 11х103 Ом = 11кОм;
• 182 соответствует 18х102 Ом = 18 кОм или 1800 Ом.

Маркировка резисторов с четырьмя цифрами расшифровывается аналогичным способом, просто значения номинального сопротивления резисторов на порядок больше:

• 7882 = 788х102 = 78800 Ω или 78,8 кОм;
• 1853 = 185х103 = 185000 Ω или 185 кОм.

Профессионалам, которые часто сталкиваются с расшифровкой, это делать несложно. Обычному обывателю непросто запомнить методики расшифровки маркировки резисторов SMD. Для этого на различных ресурсах интернета созданы калькуляторы в режиме онлайн, достаточно внести элементы кодовой маркировки резистора, и в окне появится соответствующее значение этому сопротивлению. В некоторых вариантах калькулятора можно выбирать единицы измерения Ом, кОм, МОм.

Видео

В общем, термин SMD (от англ. Surface Mounted Device) можно отнести к любому малогабаритному электронному компоненту, предназначенному для монтажа на поверхность платы по технологии SMT (технология поверхностного монтажа).

SMT технология (от англ. Surface Mount Technology ) была разработана с целью удешевления производства, повышению эффективности изготовления печатных плат с использованием более мелких электронных компонентов: резисторов, конденсаторов, транзисторов и т. д. Сегодня рассмотрим один из таких – SMD резистор.

SMD резисторы

SMD резисторы – это миниатюрные , предназначенные для поверхностного монтажа. SMD резисторы значительно меньше, чем их традиционный аналог. Они часто бывают квадратной, прямоугольной или овальной формы, с очень низким профилем.

Вместо проволочных выводов обычных резисторов, которые вставляются в отверстия печатной платы, у SMD резисторов имеются небольшие контакты, которые припаяны к поверхности корпуса резистора. Это избавляет от необходимости делать отверстия в печатной плате, и тем самым позволяет более эффективно использовать всю ее поверхность.

Типоразмеры SMD резисторов

В основном термин типоразмер включает в себя размер, форму и конфигурацию выводов (тип корпуса) какого-либо электронного компонента. Например, конфигурация обычной микросхемы, которая имеет плоский корпус с двусторонним расположением выводов (перпендикулярно плоскости основания), называется DIP.

Типоразмер SMD резисторов стандартизированы, и большинство производителей используют стандарт JEDEC. Размер SMD резисторов обозначается числовым кодом, например, 0603. Код содержит в себе информацию о длине и ширине резистора. Таким образом, в нашем примере код 0603 (в дюймах) длина корпуса составляет 0,060 дюйма, шириной 0,030 дюйма.

Такой же типоразмер резистора в метрической системе будет иметь код 1608 (в миллиметрах), соответственно длина равна 1,6 мм, ширина 0,8мм. Чтобы перевести размеры в миллиметры, достаточно размер в дюймах перемножить на 2,54.

Размеры SMD резисторов и их мощность

Размер резистора SMD зависит главным образом от необходимой мощности рассеивания. В следующей таблице перечислены размеры и технические характеристики наиболее часто используемых SMD резисторов.

Маркировка SMD резисторов

Из-за малого размера SMD резисторов, на них практически невозможно нанести традиционную цветовую маркировку резисторов.

В связи с этим был разработан особый способ маркировки. Наиболее часто встречающаяся маркировка содержит три или четыре цифры, либо две цифры и букву, имеющая название EIA-96.

Маркировка с 3 и 4 цифрами

В этой системе первые две или три цифры обозначают численное значение сопротивления резистора, а последняя цифра показатель множителя. Эта последняя цифра указывает степень, в которую необходимо возвести 10, чтобы получить окончательный множитель.

Еще несколько примеров определения сопротивлений в рамках данной системы:

• 450 = 45 х 10 0 равно 45 Ом
• 273 = 27 х 10 3 равно 27000 Ом (27 кОм)
• 7992 = 799 х 10 2 равно 79900 Ом (79,9 кОм)
• 1733 = 173 х 10 3 равно 173000 Ом (173 кОм)

Буква “R” используется для указания положения десятичной точки для значений сопротивления ниже 10 Ом. Таким образом, 0R5 = 0,5 Ом и 0R01 = 0,01 Ом.

SMD резисторы повышенной точности (прецизионные) в сочетании с малыми размерами, создали необходимость в новой, более компактной маркировке. В связи с этим был создан стандарт EIA-96. Данный стандарт предназначен для резисторов с допуском по сопротивлению в 1%.

Эта система маркировки состоит из трех элементов: две цифры указывают код , а следующая за ними буква определяет множитель. Две цифры представляют собой код, который дает трехзначное число сопротивления (см. табл.)

Например, код 04 означает 107 Ом, а 60 соответствует 412 Ом. Множитель дает конечное значение резистора, например:

• 01А = 100 Ом ±1%
• 38С = 24300 Ом ±1%
• 92Z = 0.887 Ом ±1%

Онлайн калькулятор SMD резисторов

Этот калькулятор поможет вам найти величину сопротивления SMD резисторов. Просто введите код, написанный на резисторе и его сопротивление отразится внизу.

Калькулятор может быть использован для определения сопротивления SMD резисторов, которые маркированы 3 или 4 цифрами, а так же по стандарту EIA-96 (2 цифры + буква).

Хотя мы сделали все возможное, чтобы проверить функцию данного калькулятора, мы не можем гарантировать, что он вычисляет правильные значения для всех резисторов, поскольку иногда производители могут использовать свои пользовательские коды.

Поэтому чтобы быть абсолютно уверенным в значении сопротивления, лучше всего дополнительно измерить сопротивление с помощью мультиметра.

Устройство, конструкция и технология производства чип-резисторов

SMD-резисторы широко распространены и ими уже никого не удивишь. Но, несмотря на это, немногие интересуются их устройством и конструкцией. А, зря! Тут есть чем утолить голод любопытства, ведь чип-резисторы впитали в себя все самые передовые технологии и методы производства резисторов.

Устройство SMD-резистора

В основе практически любого чип-резистора лежит так называемая плёночная технология (Film Technology), где резистивный слой представляет собой тонкую или толстую плёнку, нанесённую на изоляционную подложку, которая является основанием и заодно служит для отвода тепла.

В общих чертах SMD-резистор устроен так.

Типовой SMD-резистор состоит из керамической подложки, на которую нанесён резистивный слой. Сопротивление этого слоя зависит от его толщины, формы и материала из которого он изготовлен. Для окончательной "подгонки" до номинального сопротивления используется лазерный тримминг. О нём мы ещё поговорим.

Так как от толщины плёнки зависит как сложность изготовления изделия, так и его технические характеристики, то чип-резисторы делят на две большие группы:

Толстоплёночные (Thick Film Chip Resistors). Толщина плёнки ~0,0027"...0,00039" (70...10 мкм). Считаются самыми дешёвыми резисторами;

Тонкоплёночные (Thin Film Chip Resistors). Толщина плёнки 0,00025" (6,35 мкм) и вплоть до 50 нм.

Резисторы с толстой и тонкой плёнкой несколько различаются по устройству и технологии производства, хотя внешне их отличить довольно трудно.

Толстоплёночные чип-резисторы. Технология производства.

Толстоплёночные резисторы изготавливают печатным методом. В них резистивный слой, который представляет собой пасту, наносят на поверхность подложки с помощью трафаретов. Затем производят термообработку (вжигание) получившегося отпечатка при температуре 700-900 0 С в конвейерной печи, благодаря чему образуется крепкая монолитная структура.

Паста состоит из смеси нескольких компонентов:

Функциональная основа - высокодисперсный порошок резистивного материала (нанопорошок с размером частиц 500-100 нм и менее);

Стеклосвязка . Мелкодисперсный низкоплавкий стекольный порошок (стеклянная фритта) на основе свинцово-боро-алюмо силикатных стекол;

Органические связующие вещества необходимые для придания пасте вязкости.

В качестве резистивного материала для пасты используются металлы или их оксиды. В основном это оксиды рутения, серебра и палладия. Примером может служить диоксид рутения RuO 2 . Также может использоваться композиция палладий-серебро. Из-за наличия серебра в составе пасты ТКС толстоплёночных резисторов довольно высок (50 ppm/ 0 С и более).

Вжигание отпечатка пасты приводит к размягчению стеклянной фритты, которая обволакивает и связывает проводящие частицы. Финальная подгонка сопротивления до номинала осуществляется с помощью лазерной обрезки.

В следующем анимационном ролике фирмы YAGEO пошагово показан процесс изготовления SMD резисторов с толстой плёнкой.

Толстоплёночные резисторы иногда называют керметными, так как основой их резистивного слоя является смесь порошков металлов и оксидов.

Тонкоплёночный чип-резистор. Устройство и конструкция.

Тонкоплёночный чип-резистор по своему устройству схож с толстоплёночным. Основное и немаловажное отличие заключается в том, что резистивный слой на керамической подложке создаётся методом вакуумного ионного напыления. Это, пожалуй, самое важное отличие от резисторов с толстой плёнкой.

Благодаря этому удаётся сформировать очень тонкий однородный слой толщиной вплоть до 50 нм.

Резисторы с тонкой плёнкой очень термостабильны, имеют очень низкий ТКС (25 ppm/K). ТКС прецизионных резисторов может достигать ±2 ppm/ 0 С (серия PLTU от Vishay).

Материалом резистивной плёнки, как правило, служит нихром (сплав никеля и хрома). Нихромовая плёнка обладает довольно низким ТКС (до 10 ppm/ 0 С) что позволяет изготавливать очень точные резисторы с допуском в ±0,01%.

Резистивный слой.

В качестве основы резистивного слоя чип-резисторов используются различные материалы:

Никель-хром (он же нихром, Nichrome, NiCr ). Обладает низким TCR (ТКС), который составляет 10 ppm/ 0 С (-55...+125 0 С). Благодаря этому широко используется при производстве тонкоплёночных резисторов;

Нитрид тантала (Tantalum nitride, TaN ). Используется в тонкоплёночных резисторах, устойчивых к высокой влажности (moisture-resistant);

Нитрид дитантала (Ta 2 N ). Его TCR составляет 25 ppm/ 0 С (-55...+125 0 С);

Диоксид рутения (Ruthenium oxide, RuO 2 ) (используется в толстоплёночных резисторах);

Рутенит свинца Pb 2 Ru 2 O 6 и рутенит висмута (Bi 2 Ru 2 O 7) (применяется в чип-резисторах с толстой плёнкой);

Диоксиды рутения, легированные ванадием (Ru 0,8 V 0,2 O 2 , Ru 0,9 V 0,1 O 2 , Ru 0,67 V 0,33 O 2);

Оксид свинца (PbO);

Висмут иридий (Bi 2 Ir 2 O 7).

Сплав никеля (Nikel alloy). Низкоомные (0,03...10 Ом) тонкоплёночные резисторы (Vishay, серия L-NS).

Подложка SMD-резистора (Substrate).

Наиболее используемый материал подложки SMD-резисторов - это чистая керамика на основе 94...96% поликристаллического оксида алюминия Al 2 O 3 (Alumina ). Она обладает высокой твёрдостью, хорошей адгезией, огнеупорностью и является изолятором.

Немаловажно и то, что она обладает хорошей теплопроводностью, ведь от резистивного слоя необходимо отводить тепло. Такую керамику часто применяют в качестве подложек для интегральных схем и микросборок.

Высокомощные чип-резисторы могут иметь подложку из нитрида алюминия (Aluminum nitride - AlN ). Это высокочистая керамика, обладающая высокой теплопроводностью.

Такая подложка применяется в чип-резисторах серии PCAN фирмы Vishay.

Слой пентаоксида тантала создают путём распыления, после чего происходит самостоятельный рост оксидной плёнки.

Поверх слоя Ta 2 O 5 уже наносится внешний слой эпоксидной смолы, служащий для механической защиты и изоляции. Замечательным свойством таких резисторов является то, что даже при механическом повреждении защитного слоя из пентаоксида тантала, он будет "зарастать" за счёт самовосстановления.

Естественно, производители всё время ищут новые способы и методы защиты резистивной плёнки. По понятным причинам технологические детали могут не раскрываться.

Например, в технической записке "Major Advancements in the Protection of Thin Film Nichrome-Based Resistors with Specialized Passivation Methods (SPM) " фирмы Vishay рассказывается о специальных методах пассивации (SPM), благодаря которым удаётся изготовить маломощные тонкоплёночные резисторы с нихромовой плёнкой, которые устойчивы к воздействию влаги и не уступают по своей стабильности резисторам с плёнкой на основе нитрида тантала Ta 2 N.

В серии L низкоомных резисторов того же Vishay используется нихромовая плёнка (NiCr) и защитное покрытие из пентаоксида тантала (Ta 2 O 5).

Как видим, технологические приёмы могут комбинироваться. Всё зависит от стоимости производства и требуемых характеристик готового изделия.

Серостойкие резисторы (Sulfur resistant resistors)

В последнее время можно услышать о так называемых серостойких резисторах - Sulfur resistant resistors или Anti-Sulfur resistors . Например, в своих промо-материалах компания Gigabyte заявляет о том, что в их материнских платах применяются такие чип-резисторы.

Долгосрочная надёжность чип-резисторов во многом зависит от той окружающей среды, в которой они эксплуатируются.

Наличие в окружающей среде газов с содержанием серы приводит к тому, что они проникают сквозь микропоры и трещины в защитном эпоксидном или стеклянном покрытии SMD-резистора. Как правило, самым незащищённым участком является граница защитного покрытия и внешних контактов.

На фото поперечного среза толстоплёночного резистора показана область, подвергшаяся воздействию серосодержащих газов и образованию сульфида серебра.

Механизм повреждения чип-резистора такими газами следующий.

Наличие сульфида серебра в структуре чип-резистора с течением времени приводит к росту его номинального сопротивления вплоть до электрического "обрыва".

Чтобы предотвратить образование сульфида серебра производители используют разные методы. Компромиссным вариантом считается легирование серебра драгоценными металлами. В чип-резисторах, от которых требуется долговременная надёжность вместо серебра и вовсе применяется палладий или платина.

Кроме этого участок, наиболее подверженный воздействию газов дополнительно покрывают защитными покрытиями или сплавами.

Anti-Sulfur резисторы применяются в оборудовании, которое задействовано на промышленных производствах, в нефтяной промышленности, телекоммуникационных и IT-системах, автомобильной электронике.

Лазерный тримминг резисторов.

Чтобы привести сопротивление резистивного слоя к заданному номиналу используется лазерная подгонка или на зарубежный манер, тримминг (trimming - "обрезка"). Суть её заключается в удалении части топологического рисунка из плёнки за счёт лазерного излучения.

На фото показан пример обрезки (L-Cut), сделанный с помощью лазерного тримминга (слева резистор на 33 Ома (330), справа на 1 МОм (105)).

Чтобы подобрать требуемую величину сопротивления резистора на поверхности резистивного слоя делают лазерный "надрез". В зависимости от требуемых характеристик форма надреза может быть весьма оригинальной. Вот основные из них:

Поперечный i-рез ("Plunge Cut"). Самый "быстрый" и наименее точный подгоночный рез.



L-рез ("L Cut"). Из его достоинств можно отметить малое среднеквадратичное отклонение R s и высокую точность. Более медленный тип реза, по сравнению с поперечным i-резом.



На фото показан L-рез на поверхности SMD-резистора типоразмера 2512 на 100 кОм (рядом для масштаба положена миллиметровая линейка). Скорее всего, это толстоплёночный резистор. Защитный слой мне удалось снять острым лезвием перочинного ножа.



Кроме реза типа L, может применяться так называемый Opposing "L", когда делается два L-реза по обоим сторонам плёнки.



"Серпантин" или "Змейка" ("Serpentine"). Можно встретить название "Меандр" ("Meandering"). Это "медленный" рез, но за счёт него обеспечивается самый большой прирост сопротивления.



Такой рез используется при изготовлении чип-резисторов мегаомных и гигаомных номиналов.

"Двойной поперечный рез" ("Double Plunge Cut"). Высокая точность и малое среднеквадратичное отклонение R s .



"Vernier". Очень похожий на предыдущий рез. Судя по всему, назван так из-за сходства со штангенциркулем (vernier caliper).



"U-рез" ("U-Cut"). Применяется для изготовления высоковольтных резисторов с высокой долговременной стабильностью.

"П-рез" ("Plunge Cut: Top Hat Resistor"). Продольный "быстрый" рез, используемый для нормировки Top-Hat резисторов.



"Скан-рез" или Scrub. Также можно встретить название "Shave-рез". Применяется для изготовления высоковольтных резисторов. Самый медленный, но наиболее точный и стабильный рез. Боковая часть плёнки удаляется лазером.



Также применяется симметричный скраб ("Symetrical Scrub"), когда часть резистивной плёнки удаляется с обеих сторон.



"Multiplunge". Такой тип реза обеспечивает практически линейное изменение сопротивления. Используя "i-рез" создаются последовательные секции многосекционного резистора (резисторной SMD-сборки).



Для подгонки многосекционного резистора "лестничного" типа может использоваться перерезка шунтирующих перемычек.



На следующей картинке показан резистор "лестничного типа" (Ladder resistor), а также пример использования данной топологии в структуре резистивной плёнки.

Если хорошенько присмотреться, то на поверхности толстоплёночных чип-резисторов иногда можно разглядеть разрезы, сделанные лазером. Они слегка проступают под внешним защитным покрытием.

Как видим, несмотря на кажущуюся простоту, для изготовления SMD-резисторов требуется высокоточное оборудование и строгое соблюдение технологии производства.

Прочие резисторы для монтажа на поверхность

Естественно, кроме рядовых SMD-резисторов существуют и другие. Например, чип-резисторы серии UBR (Ultra-Broadband resistors) способны работать в частотном диапазоне вплоть до 20 Гигагерц (20 GHz).

Номинальная мощность их невелика, всего 125 mW и выпускаются они в корпусе типоразмера 0402. Конструкция их также отличается от той, что привычна для рядовых чип-резисторов и называется "Glass wafer sandwich", что можно перевести, как "сэндвич из стеклянных пластин". В качестве подложки и верхней оболочки используется стекло.

Применяются такие резисторы в высокочастотной аппаратуре (спутниковой, оптоволоконной).

Также существуют так называемые Power Metal Strip ® резисторы (Vishay). Их резистивным слоем является монолитный резистивный элемент из сплава никель-хром или марганец-медь.

Подложка в таких резисторах отсутствует, так как резистивный элемент является самонесущей конструкцией. Толщина резистивного элемента составляет 0,0089" (226,06 мкм).

Наличие массивного резистивного элемента позволяет быстро поглощать тепловую энергию. Обычным чип-резисторам на основе плёнок требуется время на отвод тепла в подложку, а затем и в печатную плату.

К резисторам Power Metal Strip ® относятся такие серии, как WSL, WSK, WSLP, WSR. Как правило, это очень низкоомные резисторы (вплоть до миллиОм).

Используются такие резисторы в устройствах, где имеют место высокоэнергетические, кратковременные импульсные переходные процессы, которые сопровождаются быстрым и обильным выделением тепла.

К SMD-резисторам также относятся и MELF-резисторы , так как они также предназначены для монтажа на поверхность. Их подложка выполнена в виде цилиндрического стрежня из керамики, а резистивный слой имеет спиралевидную лазерную нарезку. Резистивным материалом может быть, как плёнка из углерода, так и металла.

За счёт цилиндрической формы подложки эффективная площадь охлаждения таких резисторов больше, чем SMD-резисторов с аналогичной площадью монтажа. Благодаря этому они более устойчивы к импульсной нагрузке, чем стандартные SMD-резисторы, а также способны выдерживать более высокое рабочее напряжение.

SMT-технология не обошла стороной и фольговые резисторы (Bulk Metal ® Foil, BMF ), которые также адаптировали под этот вид монтажа. Как известно, фольговые резисторы обладают самой высокой температурной стабильностью (имеют самый низкий ТКС).

Например, чип-резисторы серии VSMP (Vishay) имеют ТКС 0,2 ppm/ 0 С (-55 0 С...+125 0 С, относительно +25 0 С). А для температурного диапазона 0 0 С...+60 0 С ТКС составляет вообще 0,05 ppm/ 0 С!

Не составляет особого труда встретить на печатных платах и всевозможные SMD-перемычки (zero ohm jumpers , SMD Jumpers ). Примером может служит серия тонкоплёночных SMD-перемычек PZHT (Vishay).

В зависимости от типоразмера, который начинается с 02016, эти SMD-перемычки способны выдержать ток от 0,28А (PZHT02016 ) до 2А (PZHT2512 ) при рабочей температуре 215 0 С. Проводящим слоем в них является плёнка золота (Au) или сплава олова и серебра (SnAg).

В приведённом материале были затронуты вопросы, в основном, касающиеся конструкции, материалов и технологии изготовления SMD-резисторов. Но, несмотря на это, многие вопросы, например, относящиеся к типоразмеру, маркировке и мощности чип-резисторов затронуты не были. Рассказ и без того получился более чем содержательным для формата интернет-статьи. Если есть что добавить, пишите в комментариях!

Были схемы на дискретных электронных элементах - резисторах, транзисторах, конденсаторах, диодах, индуктивностях, и они при работе нагревались. И их еще приходилось охлаждать - целая система вентиляции и охлаждения строилась. Нигде не было кондиционеров, люди жару терпели, а все машинные залы продувались и охлаждались централизованно и непрерывно, днями и ночами. И расход энергии шел на мегаватты. Блок питания компьютера занимал отдельный шкаф. 380 вольт, три фазы, подводка снизу, из-под фальшпола. Другой шкаф занимал процессор. Еще один - оперативная память на магнитных сердечниках. А все вместе занимало зал площадью около 100 квадратных метров. И машина имела оперативную память, страшно сказать, 512 КБ.

А надо было делать компьютеры все мощнее и мощнее.

Потом изобрели БИС - большие интегральные схемы. Это когда вся схема прорисована в одной твердотельной форме. Многослойный параллелепипед, в котором слои микроскопической толщины содержат нариcованные, напыленные или наплавленные в вакууме те же самые электронные элементы, только микроскопические, и «раздавленные» в плоскость. Обычно целая БИС герметизируется в одном корпусе, и тогда уж ничего не боится - железяка железякой, хоть молотком бей (шутка).

Только БИС (или СБИС - сверхбольшие интегральные схемы) содержат функциональные блоки или отдельные электронные устройства - процессоры, регистры, блоки полупроводниковой памяти, контроллеры, операционные усилители. И стоит задача их собрать уже в конкретное изделие: мобильный телефон, флешку, компьютер, навигатор и пр. Но они же такие маленькие, эти БОЛЬШИЕ интегральные схемы, как их собрать?

И тогда придумали технологию поверхностного монтажа.

Метод сборки комплексных электронных схем SMT/ТМП

Собирать на плату вперемешку микросхемы, БИСы, сопротивления, конденсаторы по старинке очень скоро стало неудобно и нетехнологично. И монтаж по традиционной «сквозной» технологии стал громоздким и трудно автоматизируемым, и результаты получались не в согласии с реалиями времени. Миниатюрные гаджеты требуют и миниатюрных, и, самое главное, удобных в компоновке плат. Промышленность уже может выпускать сопротивления, транзисторы и пр. совсем маленькими и совсем плоскими. Дело оставалось за малым - сделать плоскими, прижатыми к поверхность их контакты. И разработать технологию трассировки и изготовления плат как основы для поверхностного монтажа, а также методы пайки элементов к поверхности. Кроме прочих плюсов, пайку научились делать целиком - всю плату сразу, что ускоряет работу и дает однородность ее качества. Этот метод получил название «т ехнология м онтажа на п оверхность (ТМП)», или surface mount technology (SMT). Так как монтируемые элементы стали уж совсем плоскими, в обиходе они получили название «чипы», или «чип-компоненты» (или еще SMD - surface mounted device, например, SMD-резисторы).

Шаги изготовления платы по ТМП

Изготовление ТМП-платы затрагивает как процесс ее проектирования, изготовления, подбор определенных материалов, так и специфические технические средства для припаивания чипов на плату.

1. Проектирование и изготовление платы - основа для монтажа. Вместо отверстий для сквозного монтажа делаются контактные площадки для припаивания плоских контактов элементов.
2. Нанесение паяльной пасты на площадки. Это можно делать шприцем вручную или с помощью трафаретной печати при массовом изготовлении.
3. Точная установка компонентов на плату поверх нанесенной паяльной пасты.
4. Помещение платы со всеми компонентами в печь для пайки. Паста оплавляется и очень компактно (благодаря присадкам, увеличивающим поверхностное натяжение припоя) припаивает контакты с одинаковым качеством по всей поверхности платы. Однако критичны требования как ко времени операции, температуре, так и к точности химического состава материалов.
5. Окончательная обработка: остывание, мойка, нанесение защитного слоя.

Различаются варианты технологии для серийного и для ручного производства. Массовое производство при условии широкой автоматизации и последующем контроле качества дает и гарантировано высокие результаты.

Однако SMT-технология может вполне уживаться и с традиционным монтажом на одной плате. В этом случае как раз и может быть востребован монтаж SMT вручную.

Резисторы SMD

Резистор - самый распространенный компонент электронных схем. Существует даже специально разработанная схемотехника, которая строится только из транзисторов и резисторов (T-R-логика). Это значит, без остальных элементов построить процессор можно, а вот без этих двух - никак. (Пардон, есть еще ТТ-логика, где вообще одни транзисторы, но некоторым из них приходится играть роль резисторов). Это в производстве больших интегральных схем доходят до таких крайностей, а для поверхностного монтажа все-таки выпускается весь набор необходимых элементов.

Для столь компактной сборки они должны обладать строго определенными размерами. Каждый SMD-прибор - это маленький параллелепипед с выступающими из него контактами - ножками, или пластинками, или металлическими наконечниками с двух сторон. Важно то, что контакты на монтажной стороне должны лежать строго в плоскости, и на этой плоскости иметь необходимую для пайки площадь - тоже прямоугольную.

Размеры резистора: l - длина, w - ширина, h - высота. За типоразмеры берутся важные для монтажа длина и ширина.

Они могут быть кодированы в одной из двух систем: дюймовой (JEDEC) или метрической (мм). Коэффициент пересчета из одной системы в другую - это длина дюйма с мм = 2,54.

Типоразмеры кодируются четырехзначным цифровым кодом, где первые две цифры - длина, вторые - ширина девайса. Причем размеры берутся или в сотых долях дюйма, или в десятых долях миллиметра, в зависимости от стандарта.

А код 1608 в метрической системе означает 1,6 мм длины и 0,8 мм ширины. Применив коэффициент пересчета, легко убедиться, что это один и тот же типоразмер. Однако существуют и другие измерения, которые определяются типоразмером.

Маркировка чип-резисторов, номиналы

Ввиду малой площади прибора для нанесения обычного для резисторов номинала пришлось изобретать специальную маркировку. Их бывает две чисто цифровые - трехцифровая и четырехцифровая) и две буквенно-цифровых (EIA-96), в которой две цифры и буква и кодировка для значений сопротивления меньше 0, в которой используется буква R для указания положения десятичной точки.

И есть еще одна особая маркировка. «Резистор» без всякого сопротивления, то есть просто перемычка из металла, имеет маркировку 0, или 000.

Цифровые маркировки

Цифровые маркировки содержат показатель (N) множителя (10 N) в качестве последней цифры, остальные две или три - мантисса сопротивления.

Самым распространённым и очень широко применяемым в электронике элементом. является резистор. Это элемент, создающий сопротивление электрическому току. Номинальные значения зависят от класса точности. Он указывает на отклонение, от номинала, которое допускается техническими условиями. Имеются три класса точности:

• 5 %-ный ряд;
• 10 %-ный;
• 20 %- ный.

Например, если взять резистор I класса с номинальным значением сопротивления 100 кОм, то его натуральная величина находится в пределах от 95 до 105 кОм. У такого же компонента III класса точности величина будет лежать в 20%ном интервале, и равняться 80 или 120 кОм. Кто хорошо знаком с электротехникой , может вспомнить, что существуют прецизионные резисторы с 1%ным допуском.

Термин SMD резистор появился сравнительно недавно. Surface Mounted Devices дословно можно перевести на русский язык как «устройство, монтируемое на поверхность». Чип резисторы, как их ещё называют, используют при поверхностном монтаже печатных плат. Они имеют гораздо меньшие габариты , чем их проволочные аналоги. Квадратная, прямоугольная или овальная форма и низкая посадка позволяет компактно размещать схемы и экономить площадь.

На корпусе имеются контактные выводы, которые при монтаже крепятся прямо на дорожки печатной платы. Подобная конструкция делает возможным крепить элементы без применения отверстий. Благодаря этому полезная площадь платы используется с максимальным эффектом, что позволяет уменьшить габариты устройств. В связи с тем, что имеют место небольшие размеры элементов, достигается высокая плотность монтажа .

Основное преимущество таких элементов — это отсутствие гибких выводов, что позволяет не сверлить отверстия в печатной плате. Вместо них используются контактные площадки.

Маркировка

Размеры и форма SMD резисторов регламентируются нормативным документом. (JEDEC), где приводятся рекомендуемые типоразмеры. Обычно на корпусе наносятся данные о габаритах элемента. К примеру, цифровой код 0804 предполагает длину, равную 0,080 дюймам, ширину — 0,040 дюйма.

Если перевести такую кодировку в систему СИ, то этот компонент будет обозначаться как 2010. Из этой надписи видно, что длина составляет 2,0 мм, а ширина 1,0 мм. (1 дюйм равен 2,54 мм)

Требуемая мощность рассеивания определяет размер чипа. Поскольку на SMD резистор, имеющий очень маленький габарит, не представляется возможным разместить стандартную маркировку, которая имеется у обычных проволочных резистивных сопротивлений, разработана кодовая система обозначений. Для удобства производители условно разделили все чипы по способу маркировки на три типа:

• из трёх цифр;
• из четырёх цифр;
• из двух цифр и буквы;

Последний вариант применяется для SMD-сопротивлений повышенной точности с допуском 1% (прецизионных). Очень маленький размер не позволяет размещать на них надписи с длинными кодами . Для них разработан стандарт EIA-96

Для маркировки маленьких сопротивлений (менее 10 Ом) используется латинская буква R Например: 0R1 = 0,1 Ом и 0R05 = 0,05 Ом.

Существуют номиналы повышенной точности (так называемые прецизионные)

Пример подбора нужного резистора: если указана цифра 232 то необходимо 23 умножить на 10 во второй степени. Получается сопротивление 2,3 кОм (23 x 10 2 = 2300 Ом = 23 кОм). Аналогично рассчитываются чипы второго типа.

Расшифровывается их маркировка следующим образом: первые 2 цифры это основание, которое нужно умножить на 10 в степени третьего числа, чтобы получить номинал резистора .

Резистор 102 smd — расшифровывается так 10*100 = 1000 Ом или 1 кОм

Расшифровка обозначений чипов — специфичное занятие. Вычислить необходимую величину возможно используя старыми проверенными способами, проделав несколько арифметических действий. Но прогресс не стоит на месте, и кто это можно выполнить при помощи различных сайтов.

Онлайн-калькулятор

Калькулятор smd резисторов поможет подобрать нужный типоразмер, разобраться с кодами, а также избавит от изнурительных расчётов. Используя специальные программы можно найти информацию совершенно бесплатно.

Пример определения сопротивлений

240 = 24 х 100 равняется 24 Ом

273 = 27 х 103 равняется 27 кОм

Резисторы типоразмера 0603 точностью 1% маркируются кодом из двух цифр и одной латинской буквы, где цифры обозначают порядковый номер номинала в ряду е96, а буква множитель: A=x10, B=x100 и т.д., X=x1, Y=x0.1, Z=x0.01

Реверсивный калькулятор кодов

Калькулятор может работать со всеми кодами маркировки smd: из 3-х цифр, из 4-х цифр, или с кодом EIA-96. Для получения нужной величины сопротивления, нужно вписать код в центре рисунка резистора, и нажать на стрелку вниз. В текстовом поле появится искомое значение. В обратном направлении также можно определиться с необходимым типом. Выбрать тип кодировки (поставить точку в нужном поле напротив кода), затем, чтобы получить код сопротивления, написать в поле сопротивление, которое имеет резистор. (10 кОм). SMD калькулятор выдаст нужный код после нажатия стрелки вверх. Он появится в центре рисунка.