Чи можна замінити конденсатори smd на звичайні. SMD компоненти

Ми вже познайомилися з основними радіодеталями: резисторами, конденсаторами, діодами, транзисторами, мікросхемами тощо, а також вивчили, як вони монтуються на друкованій платі. Ще раз згадаємо основні етапи цього процесу: висновки всіх компонентів пропускають в отвори, що є у друкованій платі. Після чого висновки обрізаються, і потім із зворотного боку плати виробляється пайка (див. рис.1).
Цей вже відомий процес називається DIP-монтаж. Такий монтаж дуже зручний для радіоаматорів-початківців: компоненти великі, паяти їх можна навіть великим «радянським» паяльником без допомоги лупи або мікроскопа. Саме тому всі набори Майстер Кіт для самостійного паяння мають на увазі DIP-монтаж.

Мал. 1. DIP-монтаж

Але DIP-монтаж має дуже суттєві недоліки:

Великі радіодеталі не підходять до створення сучасних мініатюрних електронних пристроїв;
- Вивідні радіодеталі дорожчі у виробництві;
- друкована плата для DIP-монтажу також коштує дорожче через необхідність свердління безлічі отворів;
- DIP-монтаж складно автоматизувати: у більшості випадків навіть на великих заводах з виробництва електроніку установку та пайку DIP-деталів доводиться виконувати вручну. Це дуже дорого та довго.

Тому DIP-монтаж при виробництві сучасної електроніки практично не використовується і на зміну йому прийшов так званий SMD-процес, що є стандартом сьогоднішнього дня. Тому будь-який радіоаматор повинен мати про нього хоча б загальне уявлення.

SMD монтаж

SMD компоненти (чіп-компоненти) – це компоненти електронної схеми, нанесені на друковану плату з використанням технології монтування на поверхню – SMT технології (англ. surface mount technology). Тобто всі електронні елементи, які «закріплені» на платі таким способом, звуться SMD компонентів(англ. surface mounted device). Процес монтажу та паяння чіп-компонентів правильно називати SMT-процесом. Говорити «SMD-монтаж» не зовсім коректно, але в Росії прижився саме такий варіант назви техпроцесу, тому ми говоритимемо так само.

На рис. 2. показаний ділянку плати SMD-монтажу. Така сама плата, виконана на DIP-елементах, матиме у кілька разів більші габарити.

Рис.2. SMD-монтаж

SMD монтаж має незаперечні переваги:

Радіодеталі дешеві у виробництві і можуть бути як завгодно мініатюрні;
- друковані плати також коштують дешевше через відсутність множинної свердловки;
- монтаж легко автоматизувати: встановлення та паяння компонентів виробляють спеціальні роботи. Також відсутня така технологічна операція як обрізання висновків.

SMD-резистори

Знайомство з чіп-компонентами найлогічно почати з резисторів, як з найпростіших і масових радіодеталей.
SMD-резистор за своїми фізичними властивостями аналогічний вже вивченим нами «звичайним», вивідним варіантом. Всі його фізичні параметри (опір, точність, потужність) такі самі, тільки корпус інший. Це правило відноситься і до всіх інших SMD-компонентів.

Мал. 3. ЧІП-резистори

Типорозміри SMD-резисторів

Ми вже знаємо, що вивідні резистори мають певну сітку стандартних типорозмірів, що залежать від їхньої потужності: 0,125W, 0,25W, 0,5W, 1W тощо.
Стандартна сітка типорозмірів є і у чіп-резисторів, тільки в цьому випадку типорозмір позначається кодом із чотирьох цифр: 0402, 0603, 0805, 1206 і т.п.
Основні типорозміри резисторів та його технічні характеристики наведено на рис.4.

Мал. 4 Основні типорозміри та параметри чіп-резисторів

Маркування SMD-резисторів

Резистори маркуються кодом на корпусі.
Якщо код три або чотири цифри, то остання цифра означає кількість нулів, На рис. 5. резистор з кодом «223» має такий опір: 22 (і три нулі праворуч) Ом = 22000 Ом = 22 кОм. Резистор з кодом «8202» має опір: 820 (і два нулі праворуч) Ом = 82000 Ом = 82 кОм.
У деяких випадках маркування цифробуква. Наприклад, резистор із кодом 4R7 має опір 4.7 Ом, а резистор із кодом 0R22 – 0.22 Ом (тут літера R є знаком-розділювачем).
Трапляються і резистори нульового опору, або резистори-перемички. Часто вони використовуються як запобіжники.
Звісно, ​​можна запам'ятовувати систему кодового позначення, а просто виміряти опір резистора мультиметром.

Мал. 5 Маркування чіп-резисторів

Керамічні SMD-конденсатори

Зовні SMD-конденсатори дуже схожі на резистори (див. рис.6). Є тільки одна проблема: код ємності на них не нанесений, тому єдиний спосіб її визначення - вимірювання за допомогою мультиметра, що має режим вимірювання ємності.
SMD-конденсатори також випускаються у стандартних типорозмірах, як правило, аналогічних типорозміру резисторів (див. вище).

Мал. 6. Керамічні SMD-конденсатори

Електролітичні SMS-конденсатори

Рис.7. Електролітичні SMS-конденсатори

Ці конденсатори схожі на своїх похідних побратимів, і маркування на них зазвичай явне: ємність та робоча напруга. Смужкою на «капелюшку» конденсатора маркується його мінусовий висновок.

SMD-транзистори

Рис.8. SMD-транзистор

Транзистори дрібні, тому написати їх повне найменування не виходить. Обмежуються кодовим маркуванням, причому якогось міжнародного стандарту позначень немає. Наприклад, код 1E може позначати тип транзистора BC847A, а може будь-якого іншого. Але ця обставина абсолютно не турбує ні виробників, ні пересічних споживачів електроніки. Складнощі можуть виникнути лише при ремонті. Визначити тип транзистора, встановленого на друкованій платі, без документації виробника на цю плату іноді буває дуже складно.

SMD-діоди та SMD-світлодіоди

Фотографії деяких діодів наведені нижче.

Рис.9. SMD-діоди та SMD-світлодіоди

На корпусі діода обов'язково вказується полярність у вигляді смуги ближче до одного краю. Зазвичай смугою маркується виведення катода.

SMD-світлодіод теж має полярність, яка позначається або точкою поблизу одного з висновків, або ще якимось чином (докладно про це можна дізнатися в документації виробника компонента).

Визначити тип SMD-діода або світлодіода, як і у випадку з транзистором, складно: на корпусі діода виштамповується малоінформативний код, а на корпусі світлодіода найчастіше немає ніяких міток, крім мітки полярності. Розробники та виробники сучасної електроніки мало дбають про її ремонтопридатність. Очевидно, що ремонтувати друковану плату буде сервісний інженер, який має повну документацію на конкретний виріб. У такій документації чітко описано, де друкованої плати встановлено той чи інший компонент.

Установка та паяння SMD-компонентів

SMD-монтаж оптимізований насамперед для автоматичного збирання спеціальними промисловими роботами. Але аматорські радіоаматорські конструкції також цілком можуть виконуватися на чіп-компонентах: при достатній акуратності та уважності паяти деталі розміром з рисове зернятко можна звичайнісіньким паяльником, потрібно знати лише деякі тонкощі.

Але це тема для окремого великого уроку, тому докладніше про автоматичний та ручний SMD-монтаж буде розказано окремо.

В елементній базі комп'ютера (і не лише) є одне вузьке місце – електролітичні конденсатори. Вони містять електроліт, електроліт – це рідина. Тому нагрівання такого конденсатора призводить до виходу його з ладу, оскільки випаровується електроліт. А нагрівання у системному блоці – справа регулярна.

Тому заміна конденсаторів – це питання часу. Більше половини відмов материнських плат середньої та нижньої цінової категорії відбувається з вини висохлих або здутих конденсаторів. Ще частіше з цієї причини ламаються комп'ютерні блоки живлення.

Оскільки друк на сучасних платах дуже щільний, робити заміну конденсаторів потрібно дуже акуратно. Можна пошкодити і при цьому не помітити дрібний безкорпусий елемент або розірвати (замкнути) доріжки, товщина та відстань між якими трохи більше за товщину людського волосся. Виправити таке потім досить складно. Тож будьте уважні.

Отже, для заміни конденсаторів знадобиться паяльник із тонким жалом потужністю 25-30Вт, шматок товстої гітарної струни або товста голка, паяльний флюс або каніфоль.

Якщо ви переплутаєте полярність при заміні електролітичного конденсатора або встановите конденсатор з низьким номіналом по вольтажу, він цілком може вибухнути. А ось як це виглядає:

Тож уважніше підбирайте деталь для заміни та правильно встановлюйте. На електролітичних конденсаторах завжди відмічено мінусовий контакт (зазвичай вертикальною смугою кольору, відмінного від кольору корпусу). На друкованій платі отвір під мінусовий контакт відмічено також (зазвичай чорною штрихуванням або суцільним білим кольором). Номінали написані корпусі конденсатора. Їх кілька: вольтаж, ємність, допуски та температура.

Перші два є завжди, інші можуть бути відсутніми. Вольтаж: 16V(16 вольт). Ємність: 220µF(220 мікрофарад). Ось ці номінали дуже важливі під час заміни. Вольтаж можна вибирати рівний або з більшим номіналом. А ось ємність впливає на час заряджання/розряджання конденсатора і в ряді випадків може мати важливе значення для ділянки ланцюга.

Тому ємність слід підбирати рівну тій, що вказана на корпусі. Зліва на фото нижче зелений конденсатор, що здувся (або потеклий). Взагалі із цими зеленими конденсаторами постійні проблеми. Найчастіші кандидати на заміну. Справа справний конденсатор, який впаюватимемо.

Випаюється конденсатор наступним чином: спочатку знаходите ніжки конденсатора зі зворотного боку плати (для мене це найважчий момент). Потім нагріваєте одну з ніжок і злегка тисніть на корпус конденсатора з боку ніжки, що нагрівається. Коли припій розплавляється, конденсатор нахиляється. Проводьте аналогічну процедуру з другою ніжкою. Зазвичай конденсатор виймається у два прийоми.

Поспішати не потрібно, сильно тиснути теж. Мат.плата - це двосторонній текстоліт, а багатошаровий (представте вафлю). Через надмірну старанність можна пошкодити контакти внутрішніх шарів друкованої плати. Тож без фанатизму. До речі, довготривале нагрівання теж може пошкодити плату, наприклад, призвести до відшарування або відриву контактного майданчика. Тому сильно тиснути паяльником також не потрібно. Паяльник притуляємо, на конденсатор трохи натискаємо.

Після видалення зіпсованого конденсатора необхідно зробити отвори, щоб новий конденсатор вставлявся вільно або з невеликим зусиллям. Я для цих цілей використовую гітарну струну тієї ж товщини, що і ніжки деталі, що випаюється. Для цих цілей підійде і швейна голка, проте голки зараз роблять із звичайного заліза, а струни зі сталі. Є можливість, що голка схопиться припоєм і зламається при спробі її витягнути. А струна досить гнучка і схоплюється сталь із припоєм значно гірше, ніж залізо.

При демонтажі конденсаторів припій найчастіше забиває отвори у платі. Спробувавши впаяти конденсатор тим же способом, яким я радив його випоювати, можна пошкодити контактний майданчик та доріжку, що веде до неї. Не кінець світу, але дуже небажана подія. Тому, якщо отвори не забив припій, їх потрібно просто розширити. А якщо все ж таки забив, то потрібно щільно притиснути кінець струни або голки до отвору, а з іншого боку плати притулити до цього отвору паяльник. Якщо подібний варіант незручний, то жало паяльника потрібно тулити до струни практично біля основи. Коли припій розплавиться, струна увійде в отвір. У цей момент треба її крутити, щоб вона не схопилася припоєм.

Після отримання та розширення отвору потрібно зняти з його країв надлишки припою, якщо такі є, інакше під час припаювання конденсатора може утворитися олов'яна шапка, яка може припаяти сусідні доріжки у тих місцях, де друк щільний. Зверніть увагу на фото нижче - наскільки близько до отворів розташовані доріжки. Припаяти таку дуже легко, а помітити складно, оскільки огляду заважає конденсатор. Тому зайвий припій дуже бажано прибирати.

Якщо у вас немає під боком радіоринку, то швидше за все конденсатор для заміни знайдеться тільки б/в. Перед монтажем слід обробити його ніжки, якщо потрібно. Бажано зняти весь припій з ніжок. Я зазвичай мажу ніжки флюсом і чистим жалом паяльника облуджую, припій збирається на жало паяльника. Потім скоблю ніжки конденсатора канцелярським ножем (про всяк випадок).

Ось, власне, і все. Вставляємо конденсатор, змащуємо ніжки флюсом і припаюємо. До речі, якщо використовується соснова каніфоль, краще стовкти її в порошок і нанести його на місце монтажу, ніж макати паяльник у шматок каніфолі. Тоді вийде обережно.

Заміна конденсатора без випоювання з плати

Умови ремонту бувають різні і змінювати конденсатор на багатошаровій (мат. плата ПК, наприклад) друкованій платі - це не те саме, що поміняти конденсатор в блоці живлення (одношарова одностороння друкована плата). Треба бути дуже акуратним і обережним. На жаль, не всі народилися з паяльником у руках, а відремонтувати (або спробувати відремонтувати) щось дуже потрібне.

Як я вже писав у першій половині статті, найчастіше причиною поломок є конденсатори. Тому заміна конденсаторів є найчастішим видом ремонту, принаймні в моєму випадку. У спеціалізованих майстернях є з цією метою спеціальне устаткування. Якщо його немає, доводиться користуватися звичайним обладнанням (флюс, припій і паяльник). І тут дуже допомагає досвід.

Головною перевагою даного методу є те, що контактні майданчики плати доведеться значно меншою мірою піддавати нагріванню. Як мінімум удвічі. Друк на дешевих мат.платах досить часто відшаровується від нагріву. Доріжки відриваються, а виправити таке потім досить проблематично.

Мінус цього способу в тому, що на плату все-таки доведеться натиснути, що теж може призвести до негативних наслідків. Хоча з моєї особистої практики давити сильно жодного разу не доводилося. При цьому є всі шанси припаяти до ніжок, що залишилися після механічного видалення конденсатора.

Отже, заміна конденсатора починається з видалення зіпсованої деталі з мат.плати.

На конденсатор потрібно поставити палець і з легким натисканням спробувати похитати його вгору-вниз та вліво-вправо. Якщо конденсатор хитається вліво-вправо, значить ніжки розташовані по вертикальній осі (як на фото), інакше по горизонтальній. Також можна визначити положення ніжок за мінусовим маркером (смуга на корпусі конденсатора, що позначає мінусовий контакт).

Далі слід натиснути на конденсатор по осі розташування його ніжок, але не різко, а плавно, повільно збільшуючи навантаження. В результаті ніжка відокремлюється від корпусу, далі повторюємо процедуру для другої ніжки (тискаємо з протилежного боку).

Іноді ніжка із-за поганого припою витягується разом із конденсатором. У цьому випадку можна злегка розширити отвір (я роблю це шматком гітарної струни) і вставити туди шматок мідного дроту, бажано однакової з ніжкою товщини.

Половина справи зроблена, тепер переходимо безпосередньо до заміни конденсатора. Варто відзначити, що припій погано пристає до тієї частини ніжки, яка знаходилася всередині корпусу конденсатора і краще її відкусити кусачками, залишивши невелику частину. Потім ніжки конденсатора, приготованого для заміни та ніжки старого конденсатора обробляються припоєм і припаюються. Найзручніше паяти конденсатор, приклавши його до плати під кутом в 45 градусів. Потім його легко можна поставити по стійці смирно.

Вигляд в результаті, звичайно неестетичний, зате працює і даний спосіб набагато простіше і безпечніше попереднього з точки зору нагрівання плати паяльником. Вдалого ремонту!

Якщо матеріали сайту виявилися для вас корисними, можете підтримати подальший розвиток ресурсу, надавши йому (і мені).

У наш бурхливий вік електроніки головними перевагами електронного виробу є малі габарити, надійність, зручність монтажу та демонтажу (розбирання обладнання), мале споживання енергії та зручне юзабіліті ( від англійської- зручність використання). Всі ці переваги не можливі без технології поверхневого монтажу - SMT технології ( S urface M ount T echnology), і звичайно, без SMD компонентів.

Що таке SMD компоненти

SMD компоненти використовуються абсолютно у всій сучасній електроніці. SMD ( S urface M ounted D evice), що в перекладі з англійської - "прилад, що монтується на поверхню". У нашому випадку поверхнею є друкована плата без наскрізних отворів під радіоелементи:

У цьому випадку компоненти SMD не вставляються в отвори плат. Вони запаюються на контактні доріжки, які розташовані прямо на поверхні друкованої плати. На фото нижче за контактні майданчики олов'яного кольору на платі мобільного телефону, на якому раніше були SMD компоненти.

Плюси SMD компонентів

Найбільшим плюсом SMD компонентів є їхні малі габарити. На фото нижче прості резистори та :

Завдяки малим габаритам компонентів SMD, у розробників з'являється можливість розміщувати більшу кількість компонентів на одиницю площі, ніж простих вивідних радіоелементів. Отже, зростає щільність монтажу і в результаті зменшуються габарити електронних пристроїв. Так як вага SMD компонента в рази легша, ніж вага того ж найпростішого вивідного радіоелемента, то і маса радіоапаратури буде також набагато легше.

SMD компоненти набагато простіше випоювати. Для цього нам потрібно буде з феном. Як випоювати та запаювати SMD компоненти, можете прочитати у статті як правильно паяти SMD . Запаювати їх набагато важче. На заводах їх мають у своєму розпорядженні на друкованій платі спеціальні роботи. Вручну на виробництві їх ніхто не запаює, окрім радіоаматорів та ремонтників радіоапаратури.

Багатошарові плати

Так як в апаратурі з SMD компонентами дуже щільний монтаж, то і доріжок у платі має бути більше. Не всі доріжки влазять на одну поверхню, тому друковані плати роблять багатошаровими.Якщо апаратура складна і має дуже багато компонентів SMD, то і в платі буде більше шарів. Це як багатошаровий торт із коржів. Друкарські доріжки, що зв'язують SMD компоненти, знаходяться прямо всередині плати і їх ніяк не можна побачити. Приклад багатошарових плат – це плати мобільних телефонів, плати комп'ютерів чи ноутбуків (материнська плата, відеокарта, оперативна пам'ять тощо).

На фото нижче, синя плата – Iphone 3g, зелена плата – материнська плата комп'ютера.

Усі ремонтники радіоапаратури знають, що й перегріти багатошарову плату, вона здувається бульбашкою. При цьому міжшарові зв'язки рвуться і плата стає непридатною. Тому, головним козирем при заміні компонентів SMD є правильно підібрана температура.

На деяких платах використовують обидві сторони друкованої плати, при цьому щільність монтажу, як ви зрозуміли, підвищується вдвічі. Це ще один плюс SMT технології. Ах так, варто врахувати ще й той фактор, що матеріалу для виробництва SMD компонентів йде в рази менше, а собівартість їх при серійному виробництві в мільйонах штук обходиться в прямому сенсі в копійки.

Основні види компонентів SMD

Давайте розглянемо основні SMD елементи, які використовуються у наших сучасних пристроях. Резистори, конденсатори, котушки індуктивності з малим номіналом та інші компоненти виглядають як звичайні маленькі прямокутники, а точніше, паралелепіпеди))

На платах без схеми неможливо дізнатися, чи це резистор, чи конденсатор чи взагалі котушка. Китайці мітять як хочуть. На великих SMD елементах таки ставлять код чи цифри, щоб визначити їхню приналежність і номінал. На фото нижче у червоному прямокутнику помічені ці елементи. Без схеми неможливо сказати, якого типу радіоелементів вони ставляться, і навіть їх номінал.

Типорозміри компонентів SMD можуть бути різні. Ось є опис типорозмірів для резисторів та конденсаторів. Ось, наприклад, прямокутний конденсатор SMD жовтого кольору. Ще їх називають танталовими або просто танталами:

А ось так виглядають SMD:

Є ще й такі види транзисторів SMD:

Які мають великий номінал, у SMD виконанні виглядають ось так:

Ну і звичайно, як же без мікросхем у наш час мікроелектроніки! Існує дуже багато SMD типів корпусів мікросхем, але я їх поділяю в основному на дві групи:

1) Мікросхеми, у яких висновки паралельні друкованій платі та знаходяться з двох сторін або по периметру.

2) Мікросхеми, у яких висновки перебувають під мікросхемою.Це особливий клас мікросхем, що називається BGA (від англійської Ball grid array– масив із кульок). Висновки таких мікросхем являють собою прості припойні кульки однакової величини.

На фото нижче BGA мікросхема та зворотний її бік, що складається з кулькових висновків.

Мікросхеми BGA зручні виробникам тим, що вони дуже заощаджують місце на друкованій платі, тому що таких кульок під якоюсь мікросхемою BGA можуть бути тисячі. Це значно полегшує життя виробникам, але не полегшує життя ремонтникам.

Резюме

Що ж використовувати у своїх конструкціях? Якщо у вас не тремтять руки, і ви хочете зробити, маленького радіожучка, то вибір очевидний. Але все-таки в радіоаматорських конструкціях габарити особливо не відіграють великої ролі, та й паяти потужні радіоелементи набагато простіше і зручніше. Деякі радіоаматори використовують і те, й інше. Щодня розробляються все нові та нові мікросхеми та SMD компоненти. Менше, тонше, надійніше. Майбутнє однозначно за мікроелектронікою.