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Capacitores SMD

Esta introducción sobre la Tecnología y Dispositivos de Montaje Superficial se encuentra dividido en las siguientes paginas:

capacitores encapsulado SMD

Los capacitores SMD son usados en cantidades tan grandes como los resistores, es el componente más empleado después de estos. Existen diferentes tipos de capacitores, de cerámicos, de tantalio, los electrolíticos, etc .

Capacitores Cerámicos SMD

La mayoría de los capacitores que son usados y fabricados en SMD son los cerámicos. Normalmente pueden encontrarse encapsulados similares a los resistores.

  • 1812 – 4.6 mm x 3.0 mm (0.18″ x 0.12″)
  • 1206 – 3.0 mm x 1.5 mm (0.12″ x 0.06″)
  • 0805 – 2.0 mm x 1.3 mm (0.08″ x 0.05″)
  • 0603 – 1.5 mm x 0.8 mm (0.06″ x 0.03″)
  • 0402 – 1.0 mm x 0.5 mm (0.04″ x 0.02″)
  • 0201 – 0.6 mm x 0.3 mm (0.02″ x 0.01″)

capacitores ceramicos SMD

Estructura:  Los capacitores SMD consisten  en un bloque rectangular de cerámica dieléctrica en el cual se intercalan una serie de electrodos de metales preciosos. Esta estructura permite obtener altos valores de capacitancia por unidad de volumen, los electrodos internos se encuentran conectados a los terminales laterales.

Manufactura: El material crudo dieléctrico es finamente molido y cuidadosamente mezclado. Luego es calentado a temperatura entre los 1100 y 1300 °C para alcanzar la composición química requerida. La masa resultante se vuelve a moler y se agregan materiales adicionales para alcanzar las propiedades eléctricas necesarias.

La siguiente etapa del proceso consiste en mezclar el material finamente molido con un aditivo solvente y vinculante, esto permite obtener hojas finas mediante laminado.

Capacitores de Tantalio SMD

capacitores tantalio SMD

Los capacitores de tantalio son ampliamente usados para proveer valores de capacitancia mayores a aquellos que pueden obtener en los capacitores cerámicos. Como resultado de diferentes formas de construcción y requerimientos los encapsulados son distintos. Los siguientes vienen especificados en las normas de la EIA

  • Tamaño A 3.2 mm x 1.6 mm x 1.6 mm (EIA 3216-18)
  • Tamaño B 3.5 mm x 2.8 mm x 1.9 mm (EIA 3528-21)
  • Tamaño C 6.0 mm x 3.2 mm x 2.2 mm (EIA 6032-28)
  • Tamaño D 7.3 mm x 4.3 mm x 2.4 mm (EIA 7343-31)
  • Tamaño E 7.3 mm x 4.3 mm x 4.1 mm (EIA 7343-43)

Capacitores Electroliticos SMD

Los capacitores electrolíticos son  cada vez más usados en los diseños SMD. Sus muy altos valores de capacitancia combinado con su bajo costo los hace particularmente útiles en diferentes áreas.

capacitores electroliticos SMD

A menudo tienen en su parte superior marcado el valor de capacidad y tensión de trabajo.

Se usan dos métodos básicos, uno consiste en incluir su valor de capacidad en microfaradios (uF), y el otro emplea un código. Si estamos en presencia del primer método un código de 33 6V indicaría un capacitor de 33 uF con una tensión de trabajo de 6 voltios.

El sistema de codificación alternativo emplea letras seguidos de tres dígitos, la letra indica el nivel de tensión según se encuentra definido en la siguiente tabla, los dígitos expresan el valor de capacidad en picofaradios, al igual que en el resto de los sistemas de codificación con dígitos, los dos primeros números dan las cifras significativas  y el tercero es el multiplicador. Por Ej: G106 nos indica que el capacitor trabaja a 4 voltios y su capacidad es de 10uF (10 x 10^6 picofaradios)

codigo tension voltage capacitores electroliticos SMD

Codigo de Resistencias SMD

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codigo resistores SMD

Como los encapsulados de los resistores de montaje superficial son tan pequeños no hay espacio suficiente para colocar bandas de colores, por lo tanto se emplea una codificación numérica como puede apreciarse en la primera imagen del artículo. El código esta formado por 3 o 4 letras o números.

Leer este código es un poco más complicado que las clásicas bandas de colores debido a que existen diferentes codificaciones en uso.

Código de Resistores con 3 Dígitos

La más común emplea 3 dígitos y es muy similar a la codificación con colores. Los primeros dos números indican los dos primeros dígitos del valor de la resistencia mientras que el tercero nos indica la cantidad de ceros (factor de multiplicación).

codigo numerico resistores resistencias

4700 Ω

Código de Resistores con 3 Dígitos

La codificación que emplea 4 dígitos es usada en los resistores con bajas tolerancias +/- 1% o menor. En este caso los primeros 3 dígitos de indican el valor numérico de la resistencia y el cuarto dígito la cantidad de ceros que se debe poner a continuación.

codigo numerico resistencias SMD

47000 Ω

En caso de existir una coma (valor no entero) generalmente se la representa con la letra R.

Ejemplos:

332 representa 3300 Ω o 3,3 kΩ
475 representa 4700000 Ω o 4,7 MΩ
8202 representa 82000 Ω o 82 kΩ
1764 representa  1760000 Ω o 1,76
0R1 representa 0,1 Ω
R33 representa 0,33 Ω
8R2 representa 8,2 Ω
0R47 representa 0,47 Ω
1R000 representa 1 Ω
00R1 representa 0,1 Ω

Codificación EIA-96

Ademas de los códigos de 3 o 4 dígitos, se está comenzando a utilizar la nueva norma EIA-96 empleada en resistores con tolerancias del 1%. Al irse utilizando resistores con un gran valor de resistencia el espacio disponible, aún empleando la codificación de 4 dígitos, es poco para poder anotarlo y debido a esto surge está codificación.

Emplea tres caracteres para indicar el valor de la resistencia: los dos primeros son números e indican los 3 dígitos más significativos del valor de resistencia, el tercer carácter es una letra que indica el multiplicador (cantidad de ceros a agregar). Al usar una letra se evita confusión con la codificación de 3 números.

codigo resistores EIA-96

Los códigos de los multiplicadores utilizados son:

codigo multiplicador EIA-96

La codificación numerica es:

codigo numerico resistores norma EIA-96

Ejemplo:

Si tenemos un resistor con el código 68X, los primeros dos números hacen referencia al valor 499, y la X se refiere al multiplicador 0,1 (ver tablas); por lo tanto estamos en presencia de un resistor cuyo valor de resistencia es 49,9 Ω

Resistores SMD

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resistencias SMD

Los resistores son el componente SMD más utilizado electrónico. Millones de resistencias son usadas diariamente en la producción producir de equipos electrónicos desde teléfonos celulares hasta televisores y reproductores de MP3, equipos de comunicaciones comerciales  y equipos de investigación de alta tecnología.

Construcción Básica de un Resistor SMD

Los resistores SMD son de forma rectangular. Tienen áreas metalizadas en los extremos del cuerpo lo que les permite ponerse en contacto con la placa de circuito impreso a través de la soldadura.

El resistor consiste en un sustrato de cerámica y en éste se deposita una película (capa) de óxido de metal. El grosor y la longitud de la película real determina la resistencia. En vista del hecho de que las resistencias SMD se fabrican utilizando óxido de metal, son bastante estables y por lo general tienen una buena tolerancia.

Encapsulados

Los resistores (o resistencias para los Argentinos), vienen en una gran variedad de encapsulados. A medida que la tecnología avanzo el tamaño de los encapsulados a disminuido.

Los principales encapsulados SMD usados en resistores son:

tamaño resistores smd

Si prestamos atención a la columna con las dimensiones en pulgadas podemos apreciar que el numero que identifica al encapsulado se corresponde con las dimensiones físicas. Una resistencia SMD en un encapsulado 0805 mide 0,08 por 0,05 pulgadas

Especificaciones para los Resistores SMD

Los resistores de montaje superficial son fabricados por un número de diferentes empresas, por lo tanto las especificaciones pueden variar de un fabricante a otro. Por ello, es necesario siempre tener en cuenta las especificaciones brindadas por el fabricante de resistor adquirido y no la de otro fabricante.

No obstante, es posible generalizar algunos aspectos que nos encontraremos en las datasheet de todos los fabricantes serios.

  • Potencia: La potencia requiere una cuidadosa consideración en cualquier diseño. En los diseños con SMD los niveles de potencia que podemos disipar son menores que en los circuitos con componentes convencionales (through-hole).

A continuación una tabla con las potencias típicas para los tamaños más usados, solo sirven como guia, ya que pueden variar según el fabricante y el tipo.

potencia resistores smd

  • Tolerancia: En vista del hecho de que las resistencias SMD están fabricadas con películas de óxido de metal los valores de tolerancia son estrechos. Normalmente un 5%, 2% y 1% se encuentran ampliamente disponibles. Para aplicaciones especializadas se pueden obtener los valores 0,5% y 0,1% .
  • Coeficiente de temperatura: Una vez más el uso de películas de óxido de metal permite proporcionar un buen coeficiente de temperatura. Los valores de 25, 50 y 100 ppm / °C están disponibles.

Aplicaciones

tamaño resistor smd

Los resistores SMD se utilizan en todos los diseños industriales. Su tamaño no sólo significa que son aptos para tarjetas de circuitos compactos, y para las técnicas de montaje automático, sino que también posee las ventajas que éstas funcionan bien en frecuencias de radio. Su tamaño significa que tienen inductancia poco falsa y capacitancia. Sin embargo, la atención tiene que ser tomado para el cálculo de su disipación de potencia, ya que sólo puede disipar pequeños niveles de energía.

Encapsulados SMD

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tipos encapsulados SMD

Los componentes de montaje superficial vienen en una variedad de encapsulados. A medida que mejoro la tecnología los encapsulados han disminuido de tamaño, además, hay una variedad de encapsulados SMT para circuitos integrados que depende de la conectividad necesaria, la tecnología utilizada y una variedad de otros factores.

Para proporcionar un cierto grado de uniformidad, el tamaño de la mayoría de los componentes de SMT se ajustan a estándares industriales, muchos de las cuales son especificaciones pertenecientes a JEDEC. Obviamente se utilizan diferentes encapsulados SMT para distintos tipos de componentes, pero el hecho de que existen valores estandarizados permite simplificar actividades tales como el diseño de un PCB. Además, el uso de encapsulados de tamaños estándar simplifica la fabricación ya que permite el uso de máquinas pick & place lo que simplifica considerablemente el proceso de fabricación y bajo los costos.

ferrita smd encapsulados SMD

Los diferentes encapsulados SMT se pueden clasificar por el tipo de componente, y como se menciono arriba, existen encapsulados estándar para cada uno.

Componentes Rectangulares Pasivos

Estos componentes SMT son principalmente encapsulados para resistencias y capacitores que forman el grueso del número de los componentes utilizados. Existen varios tamaños diferentes que se han ido reduciendo a medida que la tecnología ha permitido fabricado y utilizado componentes más pequeños

encapsulados resistencias y capacitores SMD

Encapsulados de Capacitores de Tantalio

Como resultado de la diferentes tipo de construcción y requisitos para los encapsulados de capacitores SMT de tantalio, se puede encontrar diferentes encapsulados. Estos se ajustan a las especificaciones de la EIA.

encapsulados de capacitores SMD

Encapsulados SMD para Semiconductores

Hay una amplia variedad de encapsulados SMT utilizados para semiconductores como diodos, transistores y circuitos integrados. La razón de la amplia variedad de encapsulados para circuitos integrados se debe a la gran variación en el nivel de interconexión requerida. Algunos de los encapsulados principales son los siguientes:

Encapsulados para Transistores

  • SOT-23- Small Outline Transistor o Transistor de Contorno Pequeño. Este encapsulado cuenta con tres terminales usualmente empleado en transistores pero tambien puede hallarse diodos.  Mide 3 mm x 1,75 mm x 1,3 mm.
  • SOT-223 - Transistor de contorno pequeño. Este encapsulado se utiliza para dispositivos de mayor potencia. Mide 6,7 mm x 3,7 mm x 1,8 mm. En general, existen cuatro terminales, uno de los cuales es una gran plataforma de transferencia de calor.

Encapsulados SMD para Circuitos Integrados

  • SOIC – Small Outline Integrated Circuit. Presenta una configuración dual en linea con pines estilo ala de gaviota y un espaciamiento entre estos de 1,27 mm.
  • TSOP – Thin Small Outline Package. Este encapsulado es más delgado que el SOIC y tiene una separación entre pines de 0,5 mm.
  • SSOP – Shrink Small Outline Package. Este presenta una separación de 0,635 mm.
  • TSSOP -Thin Shrink Small Outline Package.
  • PLCC – Plastic Leaded Chip Carrier. Este tipo de encapsulado es cuadrado y utiliza pines J-leads con una separación de 1,27 mm.
  • QSOP – Quarter-size Small Outline Package. La separacion entre los pines es de 0,635 mm.
  • VSOP – Very Small Outline Package. Este encapsulado es más pequeño que el QSOP y entre los pines la distancia puede ser de 0,4, 0,5 o 0,65 mm.
  • LQFP – Low profile Quad Flat Pack. Este encapsulado tiene pines en los cuatro costados. La separación entre los mismos varía en función del IC, la altura es de 1,4 mm.
  • QFP – Plastic Quad Flat Pack. Un encapsulado cuadrado de plástico con el mismo número de pines estilo ala de gaviota en cada lado. Normalmente presenta un espacio entre pines muy estrecho y con frecuencia tienen 44 o más pines. Generalmente se usa para circuitos VLSI.
  • CQFP – Ceramic Quad Flat Pack. Una versión cerámica del PQFP.
  • TQFP – Thin Quad Flat Pack. Una versión fina del PQFP.
  • BGA – Ball Grid Array. Un encapsulado que utiliza esferas debajo del encapsulado para hacer contacto con la placa de circuito impreso. Al colocar las conexiones debajo del encapsulado hay más lugar para ellas, lo que permite superar el problemas de los pines muy delgados y poco espaciados de los QFP. El espaciamiento entre esferas en un BGA es típicamente 1.27 mm.

Encapsulados para Aplicaciones SMD

Los encapsulados de tecnología de montaje superficial (SMT) se utilizan en la mayoría de los diseños de circuitos impresos que se van a fabricar en cantidad. Aunque pueda parecer que hay un número relativamente amplio de encapsulados diferentes, el nivel de estandarización es aún lo suficientemente buena. En cualquier caso, la cantidad surge principalmente de la enorme variedad en la función de los componentes.