آشنایی کامل با قطعات SMD

با گسترش علم الکترونیک و به روز شدن مدارهای الکترونیکی، طراحی ها به سمت استفاده از قطعات اس ام دی و بسیار ریز پیش می روند.

آیا تا به حال شما با قطعات الکترونیکی اس ام دی کار کرده اید؟

با مطالعه این مقاله با طرز کار این قطعات، کاربردشان و تفاوت آن ها با قطعات دیپ آشنا خواهید شد.

1# اس ام دی چیست؟

قطعات اس ام دی یا SMD در واقع نسل جدید قطعات الکترونیکی هستند که
از لحاظ ساختاری هیچ تفاوتی با نسل قدیمی قطعات ندارند و تنها تفاوت آن ها شیوه اتصال شان به مدار است.

در دنیای الکترونیک شیوه جدیدی برای نصب المان ها و عناصر مدار در نظر گرفته شده است که
به آن Surface-mount technology یا تکنولوژی نصب سطحی و به اختصار SMT گفته می شود.

در این تکنولوژی برای نصب قطعات روی مدار نیازی به سوراخ شدن بردهای مدار چاپی نیست و
از روی سطح لحیم می شوند.

به همین علت به این قطعات surface-mount device گفته می شود.

این قطعات دقیقا نقطه مقابل نسل قبلی خود یعنی قطعات دیپ (DIP) هستند که
مخفف عبارت dual in-line pin به معنی حضور 2 مسیر پین یا پایه است.

این نوع قطعات داخل برد قرار گرفته و از زیر لحیم می شوند.

استفاده از این قطعات بسیار راحت بوده و
می توان از آن ها برای آزمایش و تست های ساده استفاده کرد.

برای این کار کافیست شما مدار موردنظرتان را روی برد بورد (Bread Board) ببندید.

از جمله تفاوت های قطعات اس ام دی با دیپ نحوه آزمایش کردن قطعه است که
در قطعات SMD روشی برای تست قطعه به تنهایی وجود ندارد و باید کل مدار طراحی، چاپ و لحیم شده و بعد تست کلی را انجام دهید.

2# مزایای استفاده از قطعات اس ام دی (SMD)

1. کوچکی قطعه ها
2. ساخت بردهای الکترونیکی در ابعاد بسیار کوچک تر و منسجم تر
3. استفاده از دو طرف یک برد مدار چاپی و صرفه جویی در سایز برد
4. امکان ترسیم اتصالات بسیار نزدیک به یکدیگر؛ زیرا نیازی به قرار دادن فاصله زیاد برای محل لحیم شدن پایه های قطعه نیست.
5. استحکام بیشتر برد ساخته شده در برابر فشار و نیروهای مکانیکی به علت عدم برجستگی بیش از حد قطعات روی برد

3# معایب استفاده از قطعات اس ام دی

1. این قطعات برای تجهیزات توان بالا یا ولتاژ بالا ساخته نمی شوند.
2. عدم قابلیت جدا شدن راحت از روی برد
3. عدم ساخت نمونه اولیه دستی به صورت ساده و آزمایشی و نیاز به اپراتور ماهر برای طراحی و ساخت برد

4# پارامترهای مهم انتخاب بین قطعات SMD و DIP

1. قیمت قطعات
2. موجودی قطعه در بازار ایران
3. توان مصرفی و جریان قابل تحمل هر قطعه
4.  اختلاف ولتاژ دو سر قطعه
   استفاده از قطعات با ابعاد کوچک، در ولتاژهای بالا (220 ولت)، باعث تولید جرقه الکتریکی (arc) درون قطعه می شود.

برای مثال در رگولاتور، 3 پایه نزدیک به هم و یک کنتاکت داریم که در ابعاد کوچک احتمال جرقه زدن آن بسیار بالاست،
به همین علت در ساختار SMD آن سر وسطی که از داخل به heat sink متصل است را قطع می کنند تا
از تولید این جرقه الکتریکی جلوگیری شود.

5# جدول کد قطعات اس ام دی (SMD Packages)

قطعه های اس ام دی همانطور که در بالا گفته شد دارای ابعاد بسیار کوچک تری در مقایسه با قطعه دیپ با خصوصیات مشابه هستند.

در شکل زیر یک مقاومت اس ام دی را در مقایسه با مقاومت دیپ معمولی مشاهده می کنید.

پکیجینگ یا بسته بندی این قطعات دارای ابعاد استاندارد شده ایست که
برای تمام عناصر با ساختار مستطیلی مدارهای الکتریکی به کار برده می شود.

استاندارد متریک این سایز ها به این شکل است که از یک عدد 4 رقمی تشکیل شده که
دو هر دو رقم نشان دهنده یک ضلع این چهار ضلعی برحسب دهم میلی متر است.

برای مثال قطعه اس ام دی 5025 دارای ابعاد 5 در 2.5 میلی متر است.

در جدول زیر می توانید استانداردهای تعریف شده برای قطعات SMD را مشاهده کنید:

• سایزهای بسیار ریز 0402 و 0603 که مونتاژ آن ها با دست امکان پذیر نیست به عنوان اولین سایز قطعات اس ام دی شناخته می شوند.
• کوچکترین سایز قابل استفاده در مونتاژ های دستی 0805 است.
• ابعاد طولی در حد 1206 ولی با عرض بیشتر نوع 1210 است که کاربرد خاص دارد.
• توجه کنید به خاطر سپردن اسامی رایج برای یک مهندس الکترونیک ضروری است.
• به خاطر داشته باشید در نام گذاری قطعات قطر آن ها تاثیری ندارد.
• این ابعاد در زمان تولید مدنظر بوده و روی بدنه قطعه مستقیم درج نمی شود.

برخی موارد مثل خازن های الکترولیتی که بدنه قطعه باید استوانه ای باشد و یا در برخی دیودها و قطعاتی امثال آن ها از جداول استاندارد دیگری استفاده می کنند.

6# انواع اس ام دی

قطعات الکترونیکی همگی علاوه بر ساختار DIP (که برای اکثر ما ظاهر آشنایی دارند) دارای ساختار SMD نیز هستند.

در ادامه نحوه خواندن اطلاعات روی برخی از قطعات SMD متداول را شرح می دهیم.

1-6# مقاومت اس ام دی

این تجهیزات از قالب استاندارد مستطیلی استفاده کرده و روی بدنه آن ها تنها یک عدد نوشته می شود.

این عدد معادل مقدار اهمی مقاومت است.

به این شکل که دو رقم سمت چپ یکان و دهگان بوده و رقم بعدی نمایشگر توان 10 ضرب شده در آن است.

برای مثال در شکل زیر داریم:

مقاومت = 47 * 10^{2 =} 4700 اهم

اگر روی بدنه ترکیبی از اعداد و حرف R باشد برای محاسبه مقاومت باید بجای R اعشار قرار دهیم.

مثلا: R15 یعنی 0.15 اهم

2-6# خازن های نصب سطحی

خازن ها از جمله قطعات اس ام دی دارای اشکال متفاوتی هستند، مدل سرامیکی که مشابه پکیج مستطیلی گفته شده در بخش قبلی است.

مدل آلومینومی یا الکترولیتی که مشابه خازن های دیپ بدنه استوانه ای داشته و مشخصات روی آن درج می شود و
باید در هنگان نصب به پلاریته آن توجه داشت.

و مدل تانتلیومی که بدنه ای مکعب مستطیل داشته اما با استاندارد یاد شده کمی متفاوت است.

در این مدل خاص علامت خط قرمز روی خازن نمایش دهنده سر مثبت آن است و
مقدار ظرفیت این خازن مشابه روش محاسبه مقاومت بوده و یکای آن پیکوفاراد است.

حروف نمایش داده شده نیز معیار سنجش دامنه ولتاژ قابل تحمل خازن است.

برای مثال ظرفیت خازن شکل زیر مساوی است با:

10 * 10⁷ = 10⁸pF

3-6# دیود اس ام دی

دیود ها مابین قطعات اس ام دی ظاهر بسیار ساده ای داشته و خط روی بدنه نشانگر پلاریته منفی دیود است.

4-6# LED های نصب سطحی

LED ها نیز بسیار کوچک تر و بعضا پر نور تر از مدل های دیپ هستند و
جهت پایه های آن ها روی بدنه قطعه بسته به شرکت سازنده به نحوی مشخص می شوند.

4-7# ترانزیستور SMD

ترانزیستورهای اس ام دی دارای بدنه های مستطیل سیاهی هستند که
سه پایه کوچک از کناره های آن ها بیرون آمده و برای تشخیص پایه ها باید از دیتاشیت قطعه استفاده کرد.

این قطعات اس ام دی ساختار ظاهری ساده و در عین حال گمراه کننده ای دارند که
باید بسیار با توجه مورد استفاده قرار بگیرند.

4-8# سلف اس ام دی

سلف های SMD از لحاظ ظاهری هیچ نکته خاصی ندارند، از لحاظ ظاهری یا مشابه مقاومت های اس ام دی هستند یا مشابه سلف های دیپ.

اکثرا به صورت مستقیم مقدار ظرفیت سلف روی آن نوشته می شود؛
اما بسته به نوع و سازنده قطعات اس ام دی ممکن است متفاوت باشد.

4-9# IC (مدار مجتمع)

IC های اس ام دی مشابه همان IC های دیپ هستند با این تفاوت که به جای پایه های عمودی، پایه های افقی دارند.

برخی از آی سی ها دارای پین در دو طرف بدنه بوده و برخی از آن ها هر چهار ضلع پین دارند.