為提高修理的效率,電氣元件需要從規(guī)格封裝的角度進(jìn)行分類并掌握其本質(zhì)特征和規(guī)律,有利于檢索其性能參數(shù)和掌握拆裝技術(shù)。電氣元件規(guī)格封裝包括廠家型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)、封裝樣式和拆裝工藝等因素。
現(xiàn)代電氣元件種類繁多、形式多樣和日新月異,在電氣維修中經(jīng)常需要根據(jù)規(guī)格型號(hào)和表面標(biāo)識(shí)高效檢索電氣元件技術(shù)資料,提高電氣維修效率。除平時(shí)收集整理的電氣元件技術(shù)資料外,還要綜合性用好互聯(lián)網(wǎng)搜索功能,從政府標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)網(wǎng)站、生產(chǎn)經(jīng)銷商資料網(wǎng)站或技術(shù)社區(qū)論壇查找需要的技術(shù)資料。還要利用QQ或微信等即時(shí)交友工具向經(jīng)驗(yàn)豐富專業(yè)人士咨詢相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。將收集到的電氣元件規(guī)格型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式資料歸納后匯總成表,逐步建立或更新電氣元件技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。
電氣元件的規(guī)格型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式之間是多對(duì)多的關(guān)系,同一規(guī)格型號(hào)對(duì)應(yīng)多種表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式,同一表面標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)多種規(guī)格型號(hào)和封裝樣式,同一封裝樣式對(duì)應(yīng)多種規(guī)格型號(hào)和表面標(biāo)識(shí)。通常電氣元件的額定電流、電壓或功率越大,其體積越大。
(一)規(guī)格型號(hào)類
在設(shè)計(jì)生產(chǎn)電路板時(shí)需要根據(jù)功能用途找出滿足要求的電氣元件類和規(guī)格型號(hào),進(jìn)而掌握其工作原理、統(tǒng)一名稱、英文簡(jiǎn)稱及標(biāo)志符號(hào)等信息,針對(duì)不同用途對(duì)應(yīng)不同的性能參數(shù)、表面標(biāo)識(shí)、封裝樣式和安裝方式等技術(shù)資料,以后還要包括三維數(shù)字模型和仿真運(yùn)動(dòng),方便計(jì)算機(jī)演示或驗(yàn)證其特征和規(guī)律。
不同國(guó)家和生產(chǎn)商的電氣元件規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn)不同。國(guó)家(如中國(guó)、日本、美國(guó)和歐洲)編制了普通電氣元件的統(tǒng)一名稱、英文簡(jiǎn)稱和標(biāo)志符號(hào)和規(guī)格型號(hào)通用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),雖然有利于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),但是不能及時(shí)收錄最新電氣元件。知名電氣元件生產(chǎn)商有自產(chǎn)電氣元件的專用符號(hào)和規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn),規(guī)格型號(hào)庫(kù)中包含最新產(chǎn)品資料,但是產(chǎn)品類型有限。
中國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)
不同類型的電氣元件規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn)不同。
國(guó)產(chǎn)電阻規(guī)格型號(hào)由四部分組成(主稱、材料、分類、序號(hào)),不適用于敏感電阻。
國(guó)產(chǎn)電容規(guī)格型號(hào)由四部分組成(名稱、材料、分類、序號(hào)),不適用于壓敏、可變、真空電容器。
國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體元件規(guī)格型號(hào)由五部分(場(chǎng)效應(yīng)器件、半導(dǎo)體特殊器件、復(fù)合管、PIN型管、激光器件的型號(hào)命名只有第三、四、五部分)組成。第一部分:用數(shù)字表示半導(dǎo)體器件有效電極數(shù)目(如:2-二極管、3-三極管);第二部分:用漢語(yǔ)拼音字母表示半導(dǎo)體器件的材料和極性(表示二極管時(shí):A-N型鍺材料、B-P型鍺材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三極管時(shí):A-PNP型鍺材料、B-NPN型鍺材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料);第三部分:用漢語(yǔ)拼音字母表示半導(dǎo)體器件的內(nèi)型(P-普通管、V-微波管、W-穩(wěn)壓管、C-參量管、Z-整流管、L-整流堆、S-隧道管、N-阻尼管、U- 光電器件、K-開(kāi)關(guān)管、X-低頻小功率管(F < 3MHz,Pc < 1W)、G-高頻小功率管(f > 3MHz,Pc < 1W)、D-低 頻大功率管(f <3MHz,Pc > 1W)、A-高頻大功率管(f > 3MHz,Pc > 1W)、T-半導(dǎo)體晶閘管(可控整流器)、 Y-體效應(yīng)器件、B-雪崩管、J-階躍恢復(fù)管、CS-場(chǎng)效應(yīng)管、BT-半導(dǎo)體特殊器件、FH-復(fù)合管、PIN-PIN型管、JG-激光器件);第四部分:用數(shù)字表示序號(hào);第五部分:用漢語(yǔ)拼音字母表示規(guī)格號(hào)
(二)表面標(biāo)識(shí)類
在使用維護(hù)時(shí)需要按表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式查找電氣元件所屬類型和規(guī)格型號(hào),進(jìn)而掌握其功能用途和工作原理。表面標(biāo)識(shí)通常用絲印或激光打標(biāo)技術(shù)印在電氣元件本體上。
相同表面標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)不同規(guī)格型號(hào)和封裝樣式的電氣元件。表面標(biāo)識(shí)是直觀區(qū)分電氣元件的重要標(biāo)志,應(yīng)該全部或部分包含產(chǎn)品簡(jiǎn)稱、規(guī)格型號(hào)、重要參數(shù)、引腳起點(diǎn)和商標(biāo)等信息,是查找其所屬類型和功能用途的索引。表面標(biāo)識(shí)除了采用字符、數(shù)字外還有色環(huán)、特殊符號(hào)等標(biāo)識(shí)方式,分為含有性能參數(shù)信息的直接標(biāo)識(shí)和不含性能參數(shù)信息的間接標(biāo)識(shí)。
直接標(biāo)識(shí)
直接標(biāo)識(shí)受早期使用習(xí)慣影響,有多種形式,通常用在標(biāo)準(zhǔn)電氣元件上。直接標(biāo)識(shí)能夠直接描述電氣元件關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。
直標(biāo)法:用數(shù)字和單位符號(hào)在電氣元件表面標(biāo)出主要參數(shù),其允許誤差直接用百分?jǐn)?shù)表示,若電氣元件上未注偏差,則均為±20%。常用于電容、電感等電氣元件。
文字符號(hào)法:用字符標(biāo)識(shí)生產(chǎn)商、元件代碼、版本和日期用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來(lái)表示主要參數(shù),其允許偏差也用文字符號(hào)表示。符號(hào)前面的數(shù)字表示整數(shù)值,后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)值和第二位小數(shù)值。表示允許誤差的文字符號(hào):D、F、G、J、K、M允許偏差分別為:±0.5%、±1%、±2%、±5%、±10%、±20%。常用于電容、電感等電氣元件。
色環(huán)標(biāo)識(shí)法:用不同顏色的帶或點(diǎn)在電氣元件表面標(biāo)出主要參數(shù)值和允許偏差。常用于色環(huán)電阻、電感等電氣元件。
黑-0、棕-1、紅-2、橙-3、黃-4、綠-5、藍(lán)-6、紫-7、灰-8、白-9、金-±5%、銀-±10%、無(wú)色-±20%。
當(dāng)電阻為四環(huán)時(shí),最后一環(huán)必為金色或銀色,前兩位為有效數(shù)字,第三位為10的指數(shù),第四位為偏差。
當(dāng)電阻為五環(huán)時(shí),最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字,第四位10的指數(shù),第五位為偏差。
數(shù)字標(biāo)識(shí)法:如果是三位數(shù)字,前兩位數(shù)代表的是電氣元件主要參數(shù)的實(shí)數(shù),第三位開(kāi)始的數(shù)字是10的指數(shù)(100就為10歐、101為100歐)。常用于貼片電阻。
如果是四個(gè)數(shù)字,前三位數(shù)代表的是電氣元件主要參數(shù)的實(shí)數(shù),第四位開(kāi)始的數(shù)字是10的指數(shù)(1001為1K、1002為10K)。
間接標(biāo)識(shí)
間接標(biāo)識(shí)通常為文字符號(hào),包含生產(chǎn)商和元件的代碼。以間接標(biāo)識(shí)為索引在生產(chǎn)商元件庫(kù)中查詢電氣元件的技術(shù)資料。常用于半導(dǎo)體元件和集成電路。
(三)封裝樣式類
外形樣式相同的電氣元件有統(tǒng)一的外觀名稱和規(guī)格尺寸,歸納匯總成封裝表。通過(guò)查詢封裝表掌握電氣元件的封裝樣式,既方便設(shè)計(jì)制造時(shí)選擇外形樣式合適的電氣元件,也方便修理時(shí)選擇合理的電氣元件拆裝方案。
電氣元件的外形樣式由內(nèi)部本體和外觀形狀組成。本體是實(shí)現(xiàn)電氣元件功能的核心。外觀形狀包括引腳和保護(hù)層組成,統(tǒng)稱為封裝。引腳是對(duì)外電氣連接的金屬腳。保護(hù)層常用材料有金屬、塑料、陶瓷和玻璃等,通過(guò)密封保護(hù)電氣元件本體,防止空氣雜質(zhì)氧化和腐蝕本體造成電氣元件損壞。
封裝使電氣元件的外形樣式標(biāo)準(zhǔn)化,方便設(shè)計(jì)制造或使用維護(hù)電路時(shí)安裝固定電氣元件,增強(qiáng)散熱性能,方便線路連接和利于運(yùn)輸和管理。封裝質(zhì)量指標(biāo)有:本體中內(nèi)核面積與封裝面積越接近越好,在滿足功能、引腳數(shù)量和散熱條件下,封裝面積、厚度和質(zhì)量越小越好;引腳要盡量短和相鄰之間間距盡量遠(yuǎn),以保證互不干擾;多引腳電氣元件的電源引腳和公共端引腳要有一定間距,降低引腳間短路的概率。
同類封裝根據(jù)引腳數(shù)量和功率大小分為多個(gè)系列。電氣元件引腳至少有一個(gè)引腳,引腳越多電氣元件功能越復(fù)雜。引腳信息包括引腳數(shù)量、引腳起點(diǎn)、排序方向等信息。除了部分元件有特殊起點(diǎn)標(biāo)志外,電氣元件引腳通常采用數(shù)字排序,按其表面標(biāo)識(shí)面朝上放正,從頂向下看,最左下角引腳為第一引腳,其它引腳按從左至右或逆時(shí)針?lè)较蛞来闻判颍俑鶕?jù)其規(guī)格型號(hào)查詢每個(gè)引腳電氣功能。
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化管理的需要,收集不同形式的封裝資料并建立封裝庫(kù),包含封裝名稱、尺寸、形狀、焊點(diǎn)位置、引腳(數(shù)量、起點(diǎn)、排序、間距和長(zhǎng)度)等信息,方便修理時(shí)拆裝電氣元件。
電氣元件封裝類型分為插入式封裝和表面粘貼式封裝兩大類。
插入式封裝(THT)
屬于傳統(tǒng)電氣元件的封裝方式,體積較大,安裝穩(wěn)固,可靠性高。插入式封裝的本質(zhì)特征是電氣元件引腳較長(zhǎng),引腳通過(guò)PCB板過(guò)孔后焊接于PCB板背面。
AXIAL系列封裝主要用于電阻類和電感類的電氣元件。
RAD系列封裝主要用于無(wú)極電容類的電氣元件。
RB系列封裝主要用于電解電容類的電氣元件。
DIODE系列封裝主要用于二極管類的電氣元件。
TO系列封裝主要用于三極管類的電氣元件。
DIP系列雙列直插式封裝,引腳從封裝兩邊引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝,適用于引腳不宜過(guò)多集成電路等。
SIP系列單列直插式封裝,引腳從封裝一個(gè)側(cè)面引出,排列成一條直線。安裝到PCB板后封裝呈側(cè)立狀。適用于定制的厚膜電路。
PGA系列插針網(wǎng)格陣列式封裝,其底面垂直引腳呈矩陣狀排列,適用于引腳眾多的大規(guī)模集成電路。
表面粘貼式封裝(SMT)
是現(xiàn)代電氣元件主流封裝形式,適用于體積小,集成度高,引腳多的電氣元件,采用表面粘貼焊接后固定在印制電路板(PCB)上。貼片式封裝的本質(zhì)特征是電氣元件本體和引腳與PCB板同面,引腳形式有長(zhǎng)引線、短引線、無(wú)引線貼裝和球狀凸點(diǎn)。
0402系列為無(wú)引腳二端分立元件封裝,包括0201、0402、0603、0805、1206、1812等,數(shù)字越小其功率和體積越小,常用于電阻、電容、電感和二極管等元件。
SOP系列為兩邊有腳封裝,腳向外張開(kāi)(鷗翼型引腳)。派生出SOJ(J型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形三極管、場(chǎng)效應(yīng)管)、SOIC(小外形集成電路)等。
PLCC系列為四邊有腳封裝,零件腳向零件底部彎曲。具有體積小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
QFP系列為四邊有扁平引腳封裝,零件腳向外張開(kāi)(J 型引腳),芯片引腳之間距離很小,管腳很細(xì),縮小了高度和體積,適合對(duì)空間要求較高,引腳數(shù)較多的集成電路。
BGA系列為球柵陣列封裝,隨著集成電路復(fù)雜度不斷提高,功耗增大,引腳數(shù)急劇增加。BGA系列為元件表面無(wú)腳,其引腳成球狀矩陣排列于零件底部,適用于引腳眾多的大規(guī)模集成電路。
(四)拆裝工藝類
使用維護(hù)中測(cè)量或更換電氣元件時(shí),經(jīng)常需要拆裝電氣元件。電氣元件按引腳數(shù)量分為單端元件、雙端元件、多端元件。電氣元件引腳越多拆裝難度越大。根據(jù)每個(gè)電氣元件封裝、體積、質(zhì)量、發(fā)熱和連接固定方式不同,常采用機(jī)械壓接、熱熔和超聲波焊接等辦法進(jìn)行固定連接。
固定和連接分開(kāi)的電氣元件
機(jī)械壓接分為螺絲螺桿連接和插座固定連接。對(duì)體積大、質(zhì)量重,發(fā)熱量大和機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)的電氣元件通常采用螺絲螺桿連接固定,一般先在專用襯板(絕緣板或鋼板)或結(jié)構(gòu)(機(jī)柜或機(jī)架)上固定(機(jī)械壓接或熱熔固定)電氣元件,再采用螺絲螺桿或熱熔連接其引腳和導(dǎo)線。對(duì)體積小、質(zhì)量輕,發(fā)熱量低的電氣元件常采用插座進(jìn)行連接固定。
固定和連接結(jié)合的電氣元件
PCB(Printed Circuit Board)又稱印刷線路板,由不同材質(zhì)的襯板(絕緣和支撐)、敷銅層(導(dǎo)電)、阻焊層(保護(hù))、絲印層(封裝投影圖)用粘合劑加熱壓制成一體,是電氣元件固定和電氣連接的重要部件。把絕緣板上滿層覆蓋銅皮的PCB板稱為空白PCB板。根據(jù)敷銅層數(shù)量PCB板可分為單面板、雙面板和多層板,每層之間用過(guò)孔或盲孔連接,用焊盤(pán)連接電氣元件引腳,襯板固定電氣元件。PCB板采用曝光印刷和化學(xué)腐蝕的工藝去掉多余銅皮,剩下銅皮作為電氣元件引腳之間連接線進(jìn)行布線,再通過(guò)焊接安裝固定電氣元件形成PCB電路板。PCB電路板用最小面積和最低成本把大量電氣元件的電氣引腳連接起來(lái),縮小元件分布面積,提高裝配效率。早期電氣元件集成度低,多采用插入式封裝,其本體和引腳焊點(diǎn)分布在PCB板兩面。現(xiàn)代電氣元件集成度高,多采用貼片式封裝,其本體和引腳焊點(diǎn)分布在PCB板同面。
對(duì)插入式和貼片式封裝的電氣元件,一般用錫焊將電氣元件引腳直接連接固定在PCB板上。生產(chǎn)制造時(shí)自動(dòng)安裝設(shè)備采用超聲波或波峰焊技術(shù)將其連接固定在PCB板上。修理時(shí)常采用電烙鐵或熱風(fēng)槍拆裝電氣元件。
(作者:羅清;地址:四川省攀枝花市東區(qū);電話:13548205451;微信:pzhLQ564200811;QQ:564200811)
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