林志杰-《电子工艺基础与实训》教案序号09

1、恩平市中等职业技术学校2015-2016学年度第1学期教案科目：电子工艺基础与实训 任课教师：林志杰 序号：09课题实训1-9 表面安装元器件授课时数2授课日期2016-9-29授课班级16电子班目的与要求：了解表面安装元器件的外形、种类、封装。教学重点: 了解表面安装元器件的外形、种类、封装。教学难点：了解表面安装元器件的外形、种类、封装。重点难点与解决措施：通过老师在课堂上讲授、元件实物的展示、学生与老师之间进行互动，课堂练习来让学生了解表面安装元器件的外形、种类、封装。教学方法：讲授法：围绕教材的基本内容，讲授表面安装元器件的外形、种类、封装。演示法：通过展示个别表面安装元器件的实物、P

2、PT，增加学生的兴趣，加深对各种表面安装元器件的印象，通过实物的展示能够更好的了解表面安装元器件的外形、种类、封装。教学组织过程：课前复习：复习之前学习过的电阻，电容，二极管，三极管。新课引入：实物展示：向学生展示焊接好的电路板上面的各种表面安装元器件，提出本次课任务。讲授新课主要过程：一、表面安装元器件简介表面安装元器件也称贴片元器件，它有两个显著特点。 (1)在SMT元器件的电极上，有些完全没有引出线，有些只有非常短小的引线，相邻电极之间的距离比传统的双列直插式的引线距离(254mm)小很多，目前间距最小的达到0.3mm。与同样体积的传统芯片相比，SMT元器件的集成度提高了很多倍。 (2)

3、SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面，将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。这样，印制板上的通孔只起到电路连通导线的作用，7L的直径仅由制板时金属化7L的工艺水平决定，通ZL的周围没有焊盘，使印制板的布线密度大大提高。表面安装元器件同传统元器件一样，也可以从功能上分为无源元件SMC(SurfaceMound ComPonen，如片式电阻、电容、电感等)和有源器件SMD(Surface MoMnkd Devices，如晶体管等)。表面组装元器件分类类 别 封 装 器 件 种 类 无源器件电阻器厚膜电阻器、薄膜电阻器、热敏器件、电位器等电容器多层陶瓷电容器、有机薄膜电容器、云母电容器、片式钽电容器

4、等电感器多层电感器、线绕电感器、片式变压器等复合器件电阻网络、电容网络、滤波器等有源器件分立组件二极管、晶体管、晶体振荡器等集成电路片式集成电路、大规模集成电路等机电器件开关、继电器纽子开关、轻触开关、簧片继电器等连接器片式跨接线、圆柱形跨接线、接插件连接器等微电机微型微电机等二、表面安装无源元件（SMC）简介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

5、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）。1.电阻器电阻器通常称为电

6、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。 形片式电阻器（1）基本结构（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10W100MW。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

7、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。（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

8、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。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

9、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。4.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（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

10、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36mm减小到1.42.2mm，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。 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（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1650200

11、0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200400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。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0.020.03mm。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

12、电解电容器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 三、表面安装有源器件（SMD）简介为适应SMT的发展，各类半导体器件，包括分立器件中的二极管、晶体管、场效应管，集成电路的小规模、中规模、大规模、超大规模、甚大规模集成电路及各种半导体器件，如气敏、色敏、压敏、磁敏和离子敏等器件，正迅速地向表面组装化发展，成为新型的表面组装器

13、件（SMD）。SMD的出现对推动SMT的进一步发展具有十分重要的意义。这是因为SMD的外形尺寸小，易于实现高密度安装；精密的编带包装适宜高效率的自动化安装；采用SMD的电子设备，体积小、重量轻、性能得到改善、整机可靠性获得提高，生产成本降低。SMD与传统的SIP及DIP器件的功能相同，但封装结构不同，传统的插装器件是不易用到SMT中。表面组装技术提供了比通孔插装技术更多的有源封装类型。例如，在DIP中，只有3个主要的本体尺寸300mil、400mil和600mil，中心间距为100mil。陶瓷封装和塑料封装的封装尺寸和引脚结构都一样。与之相比，表面组装却要复杂得多。1. 分立器件的封装大多数表

14、面组装分立组件都是塑料封装。功耗在几瓦以下的功率器件的封装外形已经标准化。目前常用的分立组件包括二极管、三极管、小外形晶体管和片式振荡器等。（a）2引脚 （b）3引脚 （c）4引脚 （d）5引脚 （e）6引脚分立引脚外形示意图2.二极管二级管是一种单向导电性组件，所谓单向导电性就是指：当电流从它的正向流过时，它的电阻极小；当电流从它的负极流过时，它的电阻很大，因而二极管是一种有极性的组件。其外壳有的用玻璃封装，塑料封装等。 圆柱形二极管 塑料矩形薄片 3. 三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心组件。三极管是在一块半导体基板上制作两个相距很近的PN结，两个

15、PN结把整块半导体分成3部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 SOT23封装二极管 SOT89封装三极管 SOT143封装三极管3. 集成电路的封装SMD集成电路包括各种数字电路和模拟电路的SSIULSI集成电路器件。由于封装技术的进步，SMD集成电路的电气性能指标比THT集成电路更好。集成电路封装不仅起到集成电路芯片内键合点与外部进行电气连接的作用，也为集成电路芯片提供了一个稳定可靠的工作环境，对集成电路芯片起到机械和环境保护的作用，从而使得集成电路芯片能发挥正常的功能。总之，集成电路封装质量的好坏，对集成电路总体的性能优劣关系很大。因此，封装应具有

16、较强的力学性能、良好的电气性能、散热性能和化学稳定性。集成电路封装还必须充分地适应电子整机的需要和发展。由于各类电子设备、仪器仪表的功能不同，其总体结构和组装要求也往往不尽相同。因此，集成电路封装必须多种多样，才可以满足各种整机的需要。与传统的双列直插、单列直插式集成电路不同，商品化的SMD集成电路按照它们的封装方式，可以分为以下几类。 （1）小外形集成电路 （a）SOJ封装 （b） SOP封装 （c） TSOP封装SOIC封装4. 方形扁平封装随着大规模集成电路的集成度空前提高，特别是专用集成电路ASIC的广泛应用，芯片的引脚正朝着多引脚、细间距方向发展。QFP是专用为小引脚间距表面组装IC而研制的新型封装形式。QFP是适应IC容量增加、I/O数量增多而出现的封装形式，目前已被广泛使用，常见封装为门阵列的ASIC器件。 a）QFP外形 （b）带脚垫QFP （c）QFP引线排列QFP封装课堂小结1 表面安装元器一般分为有源元件、无源元件、机电元件2 无源元件（SMC）一般有表面安装电阻器，表面安装电容器，片状陶