片状元器件的特点

随着电子科学理论的发展和工艺技术的改进，以及电子产品体积的微型化、性能和可靠性的进一步提高，电子元器件由大、重、厚向小、轻、薄发展，出现了片状元器件和表面组装技术。那么，什么是片状元器件呢？片状元器件（SMC和SMD）是无引线或短引线的新型微小型元器件，它适合于在没有通孔的印制板上安装，是表面组装技术的专用元器件。SMT是表面组装技术的缩写，其特点是将电子元器件直接安装在印制板上。目前，片状元器件已在计算机、移动通信设备、医疗电子产品等高科技产品和摄录一体化录像机、彩电高频头、VCD机等家用电器中得到广泛应用。

与传统的通孔元器件相比，片状元器件有以下优点：①尺寸小、重量轻，安装密度高。体积和重量仅为前者的6O％左右。②可靠性高，抗振性好。引线短，形状简单，能牢固地贴焊在印制板表面，可抗振动和冲击。③高频特性好。减少了引线分布特性影响，降低了寄生电容和电感，增强了抗电磁干扰和射频干扰能力。④易于实现自动化。组装时无需在印制板上钻孔，无剪线、打弯等工序，降低了成本，易形成大规模生产。

片状元器件按其形状可分为矩形、圆柱形和异形三类。按功能可分为片状无源元件、片状有源器件和机电元件三类，见表1。片状机电元件包括：片状开关。连接器、继电器和薄型微电机等。多数片状机电元件属异形结构。下面介绍几种常用的片状元器件：

1．矩形片状电阻（图1）矩形片状电阻是开发较早和产量最大的表面安装元件之一，具有片状元器件的所有优点。它有两种类型：厚膜片状电阻和薄膜片状电阻。目前常用的是厚膜片状电阻。

与所有片状元器件一样，片状电阻的命名尚无统一规则，各生产厂商自成系统，以下介绍两种常见的方法：

代号中的字母表示矩形片状电阻，4位数字给出电阻的长度和宽度。如：3216表示32mm×1.6；对应英制代号：1206表示 0.12in×0.06in。表2所列为常见的规格尺寸。矩形电阻厚度较薄，一般为0.5～0.6mm。

阻值一般直接标志在电阻其中一面，黑底白字，见图1。通常用三位数表示，前两位数字表示阻值的有效数，第三位表示有效数后零的个数。如：100表示10Ω，102表示1kΩ。当阻值小于10Ω时，以*R*表示，将R看作小数点，如：8R1表示8.1Ω。阻值为0Ω的电阻器为跨接片，其额定电流容量为2A，最大浪涌电流为10A。

允许偏差部分字母的含义：D为±0.5％、F为±1％，G为±2％，J为±5％，K为±10％。

2．圆柱形固定电阻（图2）该类电阻是通孔电阻去掉引线演变而来，可分为碳膜和金属膜二大类，价格便宜，并且不用编带即可供自动贴片机贴装。额定功耗有1／10w、1／8W和1／4W三种，对应的体积分别为φ1.0mm×2.Omm、φ1.5mm×3.5mm和φ2.2mm×5.9mm，体积大的功耗也大。其标志采用常见的色环标志法，与带引脚的圆柱形电阻一样。其0Ω电阻无色环标志，参数与短形片状电阻相近。

与矩形片状电阻相比，圆柱形固定电阻的高频特性差，但噪声和三次谐波失其较小。因此，多用在音响设备中。短形片状电阻一般用于电子调谐器和移动通信等频率较高的产品中，可提高安装密度和可靠性，制造薄型整机。

3．片状电位器（图3）包括片状的、圆柱形的或其它无引线扁平结构的各类电位器。主要采用玻璃釉作为电阻体材料，其特点如下：①体积小，一般为4mm×5mm×2.5mm；②重量轻，仅0.1～0.2克；③高频特性好，使用频率可超过100MHz；④阻值范围宽，10Ω～2MΩ；⑤温度系数小，可达100ppm／℃；⑥ 额定功率一般有1／20W、1／10w、1／8W、1／5W、1／4W和1／2W六种；⑦最大电刷电流为100mA。

4．矩形片状陶瓷电容器（图4）片状陶瓷电容有矩形和圆柱形两种，其中矩形片状陶瓷电容应用最多，占各种贴片电容的80％以上。它采用多层叠层结构，故又称之为片状独石电容。同普通陶瓷电容器相比它有许多优点：①比容大，达10μF/cm\(^{2}\)，易实现小型化；②无引线，内部电感小，损耗小，高频特性好；③内电极与介质材料共绕结，耐潮性能好，可靠性高。

矩形电容命名方法有多种，常见的有

与矩形片状电阻相同，代号中的字母表示矩形片状陶瓷电容器，4位数字表示其长宽，参见表3。厚度略厚一点，一般为1～2mm。

温度特性由介质材料决定。介质材料有3种：NPO（COG）、X\(_{7}\)R、Z5U。NPO的主要成份是氧化钛（TiO\(_{2}\)）构成的非铁电材料，其线性特征基本上不受温度影响，在八种材料中电气性能最稳定，适用于较高要求的电路。X7R由钛酸钡（BaTiO\(_{3}\)）构成，具有非线性的特征，但变化不显著，适用于隔直、耦合、旁路与对容量要求不高的鉴频电路。Z5U的温度系数变化很大，但介电常数也很大，容易制成大电容。

容量的表示法也与片状电阻相似，前两位表示有效数，第三位表示有效数后零的个数，单位为pF。如：151表示150pF，1P5表示1.5pF。

允许误差部分字母的含义： C为±0.25pF，D为±0.5pF，F为±1％，J为±5％，K为±10％，M为±20％，I为-20％～80％。

电容耐压有低压和中高压两种，低压为200V以下，一般分50V、100V两挡，中高压一般有200V、300V、500V、1000V。另外，片状矩形电容都没有印标志，贴装时无朝向性。

5．片状固体钽电解电容（图5）片状电解电容分铝电解电容和钽电解电容。铝电解电容体积大，价格便宜，适于在消费类电子产品中应用，但使用液体电解质，片状化技术难度大，其外观和参数与普通铝电解相近，仅引脚形式变化。钽电解电容体积小，价格贵，响应速度快，适合在需要高速运算的电路中使用。钽电解有多种封装，使用最广泛的是端帽型树脂封装，见图5。额定电压为4～50V，容量标称系列值与通孔元件类似，最高容量为330μF。标志直接打印在元件上，有横标端为正极，容量表示法与矩形片状电容相同，如：107表示10×10\(^{7}\)pF，即100μF。

6．片状矩彩电感器 包括片状叠层电感和绕线电感器。片状叠层电感器外观与片状独石电容很相似，尺寸小、Q值低、电感量也小，范围为0.01～200μH。额定电流最高为100mA。具有磁路闭合、磁通量泄漏少、不干扰周围元器件，也不易受干扰和可靠性高的优点。绕线电感器（图6） 采用高导磁性铁氧体磁芯，以提高电感量，可垂直缠绕和水平缠绕，水平缠绕的电性能更好。电感量范围为0.1～1000μH，额定电流最高300mA，它的应用与通孔插装电感器相似。

7．片状二极管和晶体管，圆柱形无引线二极管（图7），外形尺寸有φ1.5mm×3.5mm和φ2.7mm×5.2mm两种，其封装结构是将二极管芯片装在具有内部电极的细玻璃管中，两端装上金属帽作正负极。片状二极管为塑封矩形薄片，常见用SOT-23形式封装复合二极管，参见表4。

表4列出3种常用封装形式的片状塑料晶体管。

片状二极管和晶体管，与对应通孔器件比较，体积小，耗散功率也较小，其它参数变化不大。电路设计时，应考虑散热条件，可通过给器件提供热焊盘、将器件与热通路连接，或用在封装顶部加散热片的方法来加快散热。还可采用降额使用来提高可靠性，即选用额定电流和电压为实际最大值的1.5倍，额定功率为实际耗散功率的2倍左右。

8．片状小型集成电路SOP（图8） SOP是飞利浦公司70年代初期的产品，是双列直插式的变形，早已被其它半导体公司所采用。引线一般有翼形和钩形两种，也称L形和J形。引线数多在28根以内，最高不超过56根。引脚间距有1.27mm、1.0mm和0.76mm。SOP应用十分普遍，大多数逻辑电路和线性电路均可采用它，但其额定功率小，一般在1W以内。厚度一般为2～3mm，与双列直插形式相比，安装时占用印制板面积小，重量也减轻了1／5左右。

电阻网络也常用SOP这种封装，具有高密度和便于屏蔽的特点，一般有独立型和并列型。

下面谈谈片状元器件的包装。片状元器件的包装形式有三种：①散装，或称袋装，用字母B表示，可供手工贴装、维修和大数量漏斗贴装使用。②盒式包装，用C表示，将片状元器件按一定方向排列在塑料盆中，适合夹具式贴片机使用。③编带包装（图9），用T或U表示。将片状元器件按一定方向逐只装入纸编带或塑料编带孔中并封装，再按一定方向卷绕在带盘上，适合全自动贴片机使用。

片状元器件是表面组装技术的物质基础，它的开发及品种的增多，大大推动了SMT的发展，使电子产品进入了一个崭新的时代。在下一期里，我们将介绍业余条件下片状元器件的拆除和焊接方法。（蔡伟智）