بررسی اس ام دی و مزایای استفاده از اس ام ادی

اس ام دی (SMD) چیست؟

SMD که به آن Surface mount device می گویند و به معنی قطعات نصب شده روی سطح است. قطعات نصب سطحی، قطعات الکترونیکی هستند که به مدار چاپی به روش فناوری نصب سطحی Surface-mount technology متصل شده اند. SMT به شیوه نصب قطعات الکترونیکی روی سطح یک قالب رسانا (برد الکترونیکی) اطلاق می شود.

پ

چیپ های اس ام دی انواع مختلفی دارند. ال ای دی های پاور Power LED به علت شیوه لحیم کاری آن ها جز دسته اس ام دی SMD قرار می گیرند.

از انواع این ال ای دی LED می توان به چیپ های SMD اس ام دی ۵۰۵۰ ، ۳۵۲۸ ، ۵۶۳۰ و … اشاره کرد. که در ال ای دی استریپ ها Strip LED، نواری و خطی کاربرد دارند.

مقاله آموزشی: ساخت تابلو نئون فلکس

اجزای مهم قطعات SMD:

این قطعات با توجه به نوع، ابعاد هندسی قطعه، پایه ها به شکل ها و… دارای اجزای مختلفی هستند:

• پایه ریز مثل پین های بسیار کوچک

• پایه کوتاه مثل بال پرنده یا آبشار

• پایه کوتاه و کم حجم در انتهای قطعات به شکل حرف J انگلیسی

• آرایه ای از دیسک های بسیار ریز (●) که در انتهای قطعه و یا روی بدنه قرار می گیرند.

تفاوت قطعات SMD و قطعات THC

موقع مونتاژ قطعات قدیمی تر یا THC که در ساخت برد الکترونیکی استفاده می شوند.به خاطر اینکه با سیم به برد متصل می شدند. نیاز به سوراخ کردن سطح برد بود. گاهی این سوراخکاری باید در دو طرف برد انجام می شد. ولی در برد الکترونیکی SMD نیازبه این کار حذف یا کم شده است.به همین خاطر هزینه ایجاد سوراخ در این بردها حذف می شود.

مزایای قطعات SMD:

۱.قطعات SMD کوچک هستند.

۲.قطعات SMD سبک هستند.

۳. فضای کمی اشغال می کنند.

۴.ساده و سریع نصب می شوند.

۵.مونتاژ سریع و با دستگاه اتومات

۶.امکان مونتاژ در هر دو طرف برد وجود دارد.

۷.کاهش اندوکتاس پایه ها و افزایش فرکانس صورت می گیرد.

۸.در مقابل تنش و لرزش تغییر نمی کنند.

۹.به دلیل نصب اتومات، خرابی این قطعات بسیار پایین است.

مزایای تکنولوژی SMD:

• کاهش میزان دخالت نیروی انسانی و بالطبع کاهش خطا درتولید

• کاهش درصد خرابی محصولات

• افزایش سرعت تولید

• کاهش مصرف قلع و صرفه جویی در ابعاد مدار چاپی که باعث کاهش آلاینده های زیست محیطی می شود.

• قابلیت عملکرد مناسب

• کاهش تولید گرما و برق

با توجه به اینکه قیمت قطعات SMD در بیشتر موارد از قطعات DIP و THT کمتر است، این کار باعث کاهش ۱۰۰% هزینه تولید برد های مدارچاپی PCB در تیراژ بالا است. به همین خاطر است که در حال حاضر کلیه محصولات تولیدی به روز دنیا مثل تلفن های همراه, لوازم خانگی, ECU های خودرو و کامپیوتر ها و لپ تاپ ها تا جایی که شده به جای استفاده از قطعات DIP از قطعات SMD استفاده شده است.

قطعات SMD به دو دسته تقسیم می شوند:

1)قطعات SMD منفعل (PASSIVE)

2)قطعات SMD فعال (ACTIVE)

قطعات SMD منفعل (PASSIVE):
معمولا این قطعات ساختار ساده تری نسبت به قطعات SMD فعال دارند. خازن ‌های سرامیکی یکپارچه، خازن ‌های تانتالیومی و مقاومت‌ های فیلم ضخیم از دسته های اصلی SMD های منفعل به حساب می آیند. معمولا اشکال فیزیکی آن ها مستطیلی یا سیلندری شکل است و حجم شان حدود ۱۰ برابر کمتر از نمونه پایه دار و معمولی آن ها است.

مقاله آموزشی: تابلو چلنیوم چیست

مقاومت های SMD

مقاومت های SMD قابل تولید در ابعاد مختلف هستند و کاربرد های زیادی در صنعت الکترونیک دارند. این مقاومت ها به ۲ دسته تقسیم می شوند:

مقاومت های فیلم نازک

مقاومت های فیلم ضخیم

مقاومت‌ های فیلم ضخیم از پیچیدن صفحه ای از فیلم مقاومت کننده (معمولا از جنس روتنیوم دی اکسید) به دور زیر لایه آلومینیومی مسطح تشکیل شده است. در مقاومت ‌های SMD فیلم نازک زیر لایه ای از جنس سرامیک قرار گرفته و روی آن لایه اتصال دهنده ای از جنس نقره یا فلزات رسانای دیگر قرار دارد و به عنوان محافظ از نیکل استفاده شده است. وجود لایه محافظ نیکلی خیلی مهم است، چون در فرآیند لحیم کاری از آب شدن نقره یا طلای میانی در مقاومت جلوگیری می ‌کند.

مقاومت های SMD در بازه یک شانزدهم ، یک دهم، یک هشتم و یک چهارم وات و مقاومت بین ۱ تا ۱۰۰ مگا اُهم در دسترس هستند. متداول ‌ترین نوع مورد استفاده این مقاومت ها ۰۴۰۲، ۰۶۰۳، ۰۸۰۵، ۱۲۰۶ و ۱۲۱۰ هستند.

معمولا مقاومت های SMD روکش محافظ رنگی در وسط و پایه سفید رنگ در ۲ طرف خود دارند. راه شناسایی آن ‌ها از خازن های SMD همین شواهد ظاهری است.

مقاومت های SMD شبکه ‌ای

معمولا این نوع مقاومت ها جایگزین مقاومت های SMD مجزا که به علت اشغال فضا و هزینه کمتر گزینه ایده آل تری نسبت به مقاومت های مجزا هستند.

متداول ترین مدل مقاومت های SMD شبکه، SOIC ها (SMALL OUTLINE INTEGRATED CIRCUIT) هستند که عموما بین ۱۶ تا ۲۰ پایه و توان ۱ و نیم واتی در هر بسته بندی دارند.

خازن های سرامیکی SMD

این نوع خازن ‌ها در مدارهای فرکانس بالا ایده ‌آل عمل می‌ کنند و به خاطر نداشتن پایه می‌ توانند در سمت مخالف مدار ها نصب شوند که این خصوصیت فضا را برای استفاده دیگر قطعات باز می گذارد. از خازن های سرامیکی SMD برای کنترل فرکانس و تجزیه جریان (دی کوپلینگ) استفاده می شود.

خازن‌ های سرامیکی چند لایه یکپارچه شده، عملکرد ارتقا یافته و بهینه تر از مدل ‌های معمولی دارند. خازن ‌های سرامیکی SMD بسیار قابل اطمینان بوده و با حجم ذخیره سازی بالای خود، حتی در وسایل نظامی و استفاده های فضایی استفاده می شوند.

خازن های SMD تانتالیومی

در خازن های SMD، ماده عایق معمولا یا سرامیک است یا تانتالیوم. خازن های SMD تانتالیومی ظرفیت نگهداری ولتاژ و قابلیت اطمینان بالایی دارند. ظرفیت این خازن ها در اندازه های مختلف از یک دهم تا ۱۰۰ میکرو فاراد و بازه کارکردشان از ۴ تا ۵۰ ولت جریان DC است.

البته می‌توان به صورت سفارشی نیز بسته بندی این خازن ها را تغییر داد. علامت های رنگی حک شده روی این قطعات نشان دهنده میزان ذخیره سازی آن ها است. مدل های بدون علامتی وجود دارد و به صورت عمده، بسته های وافلی، ریلی و نواری به فروش می رسند.

قطعات منفعل لوله ای SMD

این قطعات سیلندری شکل برای قرار گیری خازن ها، جامپرها، خازن های سرامیکی و تانتالیومی و دیودها ساخته شده اند که در هر دو طرف خود لبه هایی برای لحیم کاری دارند.

به این سیلندرها MELF (METAL ELECTRODE LEADLESS FACES) گفته می شود. به خاطر شکل لوله ای این قطعات، مقاومت ها درون آن می توانند بر خلاف حالت مستطیلی، همراه با عنصر مقاومت کننده و سطح مدار به صورت یکجا قرار بگیرندMELF ها ارزان قیمت هستند و با رنگ های مختلف کد بندی و شناسایی می ‌شوند.

قطعات SMD فعال (ACTIVE) :

قطعات SMD در مدل های فعال و منفعل بیشتری در قیاس با حالت پایه دار و معمولی ارائه می شوند.

انواع بسته بندی های قطعات فعال SMD:

چیپ حامل سرامیکی بدون سرب (LCCC)

در این قطعه از سرب استفاده نشده و به جای آن ترمینال های شیار شکل طلا کاری شده ای استفاده شده است. در این حالت مسیر سیگنال کوتاه تر شده و امکان استفاده در فرکانس های بالا را فراهم می سازد. LCCC ها به خانواده های مختلفی تقسیم بندی می شوند که معیار این تقسیم بندی، نوع بسته ‌بندی آن ها است متداول ترین آن نوع ۱٫۲۷ میلی متری و انواع دیگرش ۲۵، ۲۰ و ۴۰ میل است.

چیپ حامل سرامیکی سرب دار (CLCC)

این قطعه در ۲ حالت از قبل سرب دار شده و حالت بدون سرب موجود است. در حالت از قبل سرب دار شده، آلیاژی از مس یا کوار توسط سازنده به چیپ متصل می شود. در حالت بدون سرب هم خود کاربر سرب را به چیپ متصل می ‌کند. موقعی که از بسته ‌بندی سرامیکی سرب دار استفاده می‌ کنید، ابعاد آن با چیپ حامل بسته بندی پلاستیکی سربی برابر می ‌شود.

مقاله آموزشی: ال ای دی (LED) چیست؟

قطعات SMD با بسته بندی پلاستیکی

بسته بندی های سرامیکی هزینه بسیار بالایی دارند و در مصرف های خاص مثل ادوات نظامی استفاده می‌ شوند. برای کاهش هزینه از بسته بندی های پلاستیکی استفاده می ‌شود که بسیار هم متداول هستند.

ترانزیستور مقیاس کوچک (SOT)

این ترانزیستورها دارای سه یا چهار پایه سربی هستند. از بسته بندی های متداول آن ها به

SOT23 (EIA TO 236) و) SOT98 (EIA ۲۴۳ TO که مدل ۳ پایه را شامل می شود و

SOT143 (EIA TO 253) که ۴ پایه است، می توان اشاره کرد.

هر دو نوع این بسته بندی ها برای دیودها استفاده می شود که مدل SOT23 و SOT98 جهانی ترین مدل برای ترانزیستور های کوچک مقیاس شناخته می شود.

بسته بندی J کوچک مقیاس (SOJ)

علت نامگذاری این دسته بندی حالت پایه های بیرون زده آن است که شبیه به حرف J است. این مدل را می ‌توان ترکیبی از خاصیت جابجایی و کارکرد PLCC و صرفه‌جویی در فضای SOIC ها دانست. از SOJ ها برای چگالی بالا در DRAM ها (۱، ۴ و ۱۶ مگابایت) استفاده می شود.

بسته بندی SMD شیار باریک

این بسته بندی به حاطر سرب های نازک تری که دارد، باید با دقت حمل شود و در طراحی الگوی مدار باید به این مسئله دقت شود. ۲ مدل اصلی از این بسته بندی، ۴ عددی صاف (QFP) و بسته ‌بندی ۴ عددی صاف کوچک شده (SQFP) است.

قطعات SMD چینش شبکه ای توپی (BGA)

این مدل بسته بندی مثل مدل چینش شبکه ای پایه دار (PGA) است با این تفاوت که پایه ای وجود ندارد. انواع مختلفی از آن ها وجود دارد ولی اصلی ترین مدل آن ها سرامیکی (CBGA) و مدل پلاستیکی (PBGA) است. مدل دیگری وجود دارد که به آن مدل نواری (TBGA) می گویند. معمول ترین نوع این قطعات در نقطه اتصال بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ گوی توپی شکل دارند. اتصال بسیار خوبی با سطح برقرار می ‌کنند و احتمال خطا در جاگذاری و لحیم کاری آن بسیار پایین است.

مقاله آموزشی: ال ای دی کلاهی چیست؟

مزایای لامپ های اس ام دی

• روشنایی و نور آن ها کاملا یکدست و ملایم است و نقاط تیره در آن ها به چشم نمی خورد.

• به خاطر عمر طولانی و کارکرد عالی، هزینه ی تعمیر و تعویض آن ها به شدت کاهش یافته است.

• با وجود مصرف انرژی پایین، راندمان بسیار بالایی دارند.

• در مقابل میزان نور تولیدی، گرما و حرارت اندکی از خود تولید می کنند.

• دارای ظاهر زیبا و در عین حال دارای پرتاب نور فوق العاده ای هستند که این مسئله باعث شده استفاده از آن ها در فضاهای زیبا و مدرن از جمله رستوران ها، خانه های مجلل، سالن های بزرگ، سالن های کنفرانس و تئاتر و … رونق بسیاری بگیرد.

• اندازه ی آن ها نسبت به میزان نور تولیدی کوچک است.

• به صورت توکار استفاده شده و ظاهر زیبایی به محیط می بخشند.

• به خاطر مصرف پایین انرژی، هزینه ی برق مصرفی را تا حد زیادی کاهش می دهند.

• دارای قیمتی مقرون به صرفه هستند.