Comment les condensateurs changent de couleur dans un boîtier CMS. Composants CMS. Installation et soudure de composants CMS

À notre époque turbulente de l'électronique, les principaux avantages d'un produit électronique sont la petite taille, la fiabilité, la facilité d'installation et de démontage (démontage de l'équipement), la faible consommation d'énergie et la facilité d'utilisation ( de l'anglais– facilité d'utilisation). Tous ces avantages ne sont en aucun cas possibles sans la technologie de montage en surface - technologie SMT ( S surface M compte T technologie), et bien sûr, sans composants CMS.

Que sont les composants CMS

Les composants CMS sont utilisés dans absolument tous les appareils électroniques modernes. CMS ( S surface M monté D appareil), qui traduit de l'anglais signifie « appareil monté en surface ». Dans notre cas, la surface est un circuit imprimé, sans trous traversants pour les éléments radio :

Dans ce cas, les composants CMS ne sont pas insérés dans les trous des cartes. Ils sont soudés sur des pistes de contact situées directement en surface circuit imprimé. La photo ci-dessous montre des plages de contact de couleur étain sur une carte de téléphone portable qui contenait auparavant des composants CMS.

Avantages des composants CMS

Le plus grand avantage des composants CMS est leur petite taille. La photo ci-dessous montre des résistances simples et :

Grâce aux petites dimensions des composants CMS, les développeurs ont la possibilité de placer un plus grand nombre de composants par unité de surface que de simples éléments radio de sortie. Par conséquent, la densité d'installation augmente et, par conséquent, les dimensions diminuent. appareils électroniques. Étant donné que le poids d'un composant CMS est plusieurs fois plus léger que le poids du même élément radio de sortie simple, le poids de l'équipement radio sera également plusieurs fois plus léger.

Les composants CMS sont beaucoup plus faciles à dessouder. Pour cela, nous avons besoin d'un sèche-cheveux. Vous pouvez lire comment dessouder et souder des composants CMS dans l'article sur la façon de souder correctement les CMS. Il est beaucoup plus difficile de les sceller. Dans les usines, des robots spéciaux les placent sur un circuit imprimé. Personne ne les soude manuellement en production, à l'exception des radioamateurs et des réparateurs de matériel radio.

Panneaux multicouches

Étant donné que les équipements dotés de composants CMS ont une installation très dense, il devrait y avoir plus de pistes sur la carte. Toutes les pistes ne tiennent pas sur une seule surface, c'est pourquoi les circuits imprimés sont fabriqués multicouche. Si l'équipement est complexe et comporte de nombreux composants CMS, la carte comportera alors plus de couches. C'est comme un gâteau multicouche composé de couches courtes. Les pistes imprimées reliant les composants CMS sont situées directement à l'intérieur de la carte et ne sont en aucun cas visibles. Un exemple de cartes multicouches sont les cartes téléphones portables, cartes d'ordinateur ou d'ordinateur portable (carte mère, carte vidéo, BÉLIER etc.).

Sur la photo ci-dessous, le tableau bleu est l'Iphone 3g, le tableau vert est la carte mère de l'ordinateur.

Tous les réparateurs de matériel radio savent que si une carte multicouche surchauffe, elle gonfle avec une bulle. Dans ce cas, les connexions intercouches se rompent et la carte devient inutilisable. Par conséquent, le principal atout lors du remplacement des composants CMS est la température correcte.

Certaines cartes utilisent les deux côtés du circuit imprimé et la densité de montage, comme vous le comprenez, double. C'est un autre avantage de la technologie SMT. Oh oui, il convient également de prendre en compte le fait que le matériel nécessaire à la production de composants CMS est bien moindre et que leur coût lors de la production en série de millions de pièces coûte littéralement quelques centimes.

Principaux types de composants CMS

Examinons les principaux éléments CMS utilisés dans notre appareils modernes. Les résistances, condensateurs, inductances de faible valeur et autres composants ressemblent à de petits rectangles ordinaires, ou plutôt à des parallélépipèdes))

Sur les cartes sans circuit, il est impossible de savoir s'il s'agit d'une résistance, d'un condensateur ou même d'une bobine. La marque chinoise à leur guise. Sur les gros éléments CMS, ils mettent toujours un code ou des chiffres pour déterminer leur identité et leur valeur. Sur la photo ci-dessous, ces éléments sont marqués dans un rectangle rouge. Sans schéma, il est impossible de dire à quel type d'éléments radio ils appartiennent, ainsi que leur classement.

Les tailles standard des composants CMS peuvent être différentes. Voici une description des tailles standard des résistances et des condensateurs. Par exemple, un rectangle Condensateur CMS jaune. On les appelle aussi tantale ou simplement tantale :

Et voici à quoi ressemblent les CMS :

Il existe également ces types de transistors CMS :

Qui ont une dénomination élevée, en version SMD ils ressemblent à ceci :

Et bien sûr, comment pourrions-nous vivre sans microcircuits à l’ère de la microélectronique ! Il existe de nombreux types de boîtiers de puces CMS, mais je les divise principalement en deux groupes :

1) Microcircuits dans lesquels les broches sont parallèles au circuit imprimé et sont situées des deux côtés ou le long du périmètre.

2) Microcircuits dans lesquels les broches sont situées sous le microcircuit lui-même. Il s'agit d'une classe spéciale de microcircuits appelée BGA (de l'anglais Tableau de grille à billes- une rangée de balles). Les bornes de ces microcircuits sont de simples billes de soudure de même taille.

La photo ci-dessous montre une puce BGA et son verso, constitué de broches à billes.

Les puces BGA sont pratiques pour les fabricants car elles économisent considérablement de l'espace sur la carte de circuit imprimé, car il peut y avoir des milliers de billes de ce type sous n'importe quelle puce BGA. Cela facilite grandement la vie des fabricants, mais pas celle des réparateurs.

CV

Que devriez-vous utiliser dans vos créations ? Si vos mains ne tremblent pas et que vous souhaitez faire un petit bug radio, alors le choix est évident. Néanmoins, dans les conceptions de radioamateurs, les dimensions ne jouent pas un grand rôle et le soudage d'éléments radio massifs est beaucoup plus facile et pratique. Certains radioamateurs utilisent les deux. Chaque jour, de plus en plus de nouveaux microcircuits et composants CMS sont développés. Plus petit, plus fin, plus fiable. L’avenir appartient définitivement à la microélectronique.

Dans la base élémentaire d'un ordinateur (et pas seulement) il y a une chose goulot- des condensateurs électrolytiques. Ils contiennent un électrolyte, l'électrolyte est un liquide. Par conséquent, chauffer un tel condensateur entraîne sa défaillance, car l'électrolyte s'évapore. Et le chauffage dans l'unité centrale est un phénomène régulier.

Le remplacement des condensateurs n’est donc qu’une question de temps. Plus de la moitié des refus cartes mères milieu et bas catégorie de prix se produit en raison de condensateurs secs ou gonflés. Ils tombent en panne encore plus souvent pour cette raison. blocs informatiques nutrition.

Étant donné que l'impression sur les cartes modernes est très dense, le remplacement des condensateurs doit être effectué avec beaucoup de soin. Il est possible d'endommager et de ne pas remarquer un petit élément non encadré ou de casser des pistes (courtes), dont l'épaisseur et la distance entre elles sont légèrement supérieures à l'épaisseur d'un cheveu humain. Il est assez difficile de réparer quelque chose comme ça plus tard. Alors soyez prudent.

Ainsi, pour remplacer les condensateurs, vous aurez besoin d'un fer à souder à pointe fine d'une puissance de 25-30 W, d'un morceau de corde de guitare épaisse ou d'une aiguille épaisse, d'un flux à souder ou de colophane.

Si vous inversez la polarité lors du remplacement d'un condensateur électrolytique ou installez un condensateur à basse tension, il risque d'exploser. Et voici à quoi cela ressemble :

Alors, sélectionnez soigneusement la pièce de rechange et installez-la correctement. Les condensateurs électrolytiques sont toujours marqués d'une borne négative (généralement une bande verticale d'une couleur différente de la couleur du corps). Sur le circuit imprimé, le trou pour le contact négatif est également marqué (généralement avec un ombrage noir ou un blanc uni). Les valeurs nominales sont inscrites sur le corps du condensateur. Il en existe plusieurs : tension, capacité, tolérances et température.

Les deux premiers sont toujours présents, les autres peuvent être absents. tension: 16V(16 volts). Capacité: 220 µF(220 microfarads). Ces valeurs sont très importantes lors du remplacement. La tension peut être choisie égale ou avec une valeur nominale supérieure. Mais la capacité affecte le temps de charge/décharge du condensateur et peut dans certains cas être importante pour une section du circuit.

Par conséquent, la capacité doit être choisie égale à celle indiquée sur le boîtier. Sur la gauche sur la photo ci-dessous se trouve un condensateur vert gonflé (ou qui fuit). En général, ces condensateurs verts posent des problèmes constants. Les candidats au remplacement les plus courants. À droite se trouve un condensateur fonctionnel que nous allons souder.

Le condensateur est soudé comme suit : trouvez d'abord les pattes du condensateur avec revers frais (pour moi c'est le moment le plus difficile). Chauffez ensuite l'une des pattes et appuyez légèrement sur le corps du condensateur depuis le côté de la patte chauffée. Lorsque la soudure fond, le condensateur s'incline. Effectuez une procédure similaire avec le match retour. Habituellement, le condensateur est retiré en deux étapes.

Il n’est pas nécessaire de se précipiter ni d’appuyer trop fort. La carte mère n'est pas un PCB double face, mais multicouche (imaginez une plaquette). En faire trop peut endommager les contacts sur les couches internes du circuit imprimé. Donc pas de fanatisme. À propos, un chauffage prolongé peut également endommager la carte, par exemple entraîner un pelage ou un détachement de la plage de contact. Il n’est donc pas non plus nécessaire d’appuyer fort avec un fer à souder. Nous appuyons le fer à souder et appuyons légèrement sur le condensateur.

Après avoir retiré le condensateur endommagé, il est nécessaire de faire des trous pour que le nouveau condensateur puisse être inséré librement ou sans effort. A ces fins, j'utilise une corde de guitare de la même épaisseur que les pattes de la pièce à souder. Une aiguille à coudre convient également à ces fins, mais les aiguilles sont désormais en fer ordinaire et les ficelles sont en acier. Il est possible que l'aiguille se coince dans la soudure et se brise lorsque vous essayez de la retirer. Et la corde est assez flexible et l'acier et la soudure adhèrent bien moins bien que le fer.

Lors du retrait des condensateurs, la soudure obstrue le plus souvent les trous de la carte. Si vous essayez de souder le condensateur de la même manière que je vous ai conseillé de le souder, vous risquez d'endommager la plage de contact et la piste qui y mène. Ce n’est pas la fin du monde, mais c’est un événement tout à fait indésirable. Par conséquent, si les trous ne sont pas bouchés par de la soudure, ils doivent simplement être élargis. Et si vous le martelez toujours, vous devez alors appuyer fermement sur l'extrémité de la ficelle ou de l'aiguille contre le trou et, de l'autre côté de la carte, appuyer le fer à souder contre ce trou. Si cette option n'est pas pratique, la panne du fer à souder doit être appuyée contre la corde presque à la base. Lorsque la soudure fondra, la corde entrera dans le trou. A ce moment, vous devez le faire pivoter pour qu'il n'accroche pas la soudure.

Après avoir obtenu et élargi le trou, il est nécessaire de retirer l'excès de soudure, le cas échéant, de ses bords, sinon, lors du soudage du condensateur, un capuchon en étain peut se former, qui peut souder les pistes adjacentes aux endroits où le joint est dense. Faites attention à la photo ci-dessous : à quelle distance les pistes sont-elles des trous. Le souder est très simple, mais difficile à remarquer, car le condensateur installé gêne la vue. Il est donc fortement conseillé d’enlever l’excédent de soudure.

Si vous n'avez pas de marché radio à proximité, vous ne pourrez probablement trouver qu'un condensateur usagé à remplacer. Avant l'installation, ses pieds doivent être traités, si nécessaire. Il est conseillé de retirer toute soudure des pattes. J'enduis généralement les pattes de flux et je les étame avec une panne de fer à souder propre, la soudure s'accumule sur la panne du fer à souder. Ensuite, je gratte les pattes du condensateur avec un couteau (juste au cas où).

C'est tout, en fait. Nous insérons le condensateur, lubrifions les pattes avec du flux et soudons. À propos, si vous utilisez de la colophane de pin, il est préférable de la réduire en poudre et de l'appliquer sur le site d'installation plutôt que de tremper un fer à souder dans un morceau de colophane. Ensuite, cela fonctionnera parfaitement.

Remplacer un condensateur sans le dessouder de la carte

Les conditions de réparation varient, et changer un condensateur sur un circuit imprimé multicouche (carte mère PC par exemple) n'est pas la même chose que changer un condensateur sur une alimentation (circuit imprimé monocouche, simple face). Vous devez être extrêmement prudent et prudent. Malheureusement, tout le monde n'est pas né avec un fer à souder à la main, et réparer (ou essayer de réparer) quelque chose est très nécessaire.

Comme je l'ai déjà écrit dans la première moitié de l'article, les condensateurs sont le plus souvent à l'origine des pannes. Par conséquent, le remplacement des condensateurs est le type de réparation le plus courant, du moins dans mon cas. Dans les ateliers spécialisés, il y a à ces fins équipement spécial. Si vous ne l’avez pas, vous devez utiliser du matériel classique (flux, soudure et fer à souder). Dans ce cas, l’expérience aide beaucoup.

Le principal avantage cette méthode est que les plages de contact de la carte devront être soumises à beaucoup moins de chaleur. Au moins deux fois. L'impression sur des cartes mères bon marché se décolle souvent à cause de la chaleur. Les traces se détachent et il est assez problématique de les réparer plus tard.

L'inconvénient de cette méthode est qu'il faut quand même faire pression sur le conseil d'administration, ce qui peut également entraîner des conséquences négatives. Même si, d’après mon expérience personnelle, je n’ai jamais eu à mettre trop de pression. Dans ce cas, il y a toutes les chances de souder les pattes restantes après le retrait mécanique du condensateur.

Ainsi, le remplacement d'un condensateur commence par retirer la pièce endommagée de la carte mère.

Vous devez placer votre doigt sur le condensateur et, avec une légère pression, essayer de le faire pivoter de haut en bas et de gauche à droite. Si le condensateur oscille à gauche et à droite, alors les pattes sont situées le long de l'axe vertical (comme sur la photo), sinon le long de l'axe horizontal. Vous pouvez également déterminer la position des pattes grâce au marqueur négatif (une bande sur le corps du condensateur indiquant le contact négatif).

Ensuite, vous devez appuyer sur le condensateur le long de l'axe de ses pattes, mais pas brusquement, mais doucement, en augmentant lentement la charge. En conséquence, la jambe est séparée du corps, puis nous répétons la procédure pour la deuxième jambe (appuyez du côté opposé).

Parfois, la jambe est retirée avec le condensateur en raison d'une mauvaise soudure. Dans ce cas, vous pouvez élargir légèrement le trou obtenu (je le fais avec un morceau de corde de guitare) et insérer un morceau de fil de cuivre, de préférence la même épaisseur que la jambe.

La moitié du travail est fait, passons maintenant directement au remplacement du condensateur. Il est à noter que la soudure n'adhère pas bien à la partie de la patte qui se trouvait à l'intérieur du corps du condensateur et qu'il est préférable de la mordre avec une pince coupante, en laissant une petite partie. Ensuite, les pattes du condensateur préparées pour le remplacement et les pattes de l'ancien condensateur sont traitées avec de la soudure et soudées. Il est plus pratique de souder le condensateur en le plaçant sur la carte à un angle de 45 degrés. Vous pourrez alors facilement le mettre au garde-à-vous.

L'aspect qui en résulte est bien sûr inesthétique, mais cela fonctionne et cette méthode est beaucoup plus simple et plus sûre que la précédente en termes de chauffage de la carte avec un fer à souder. Bonne rénovation !

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Nous avons déjà pris connaissance des principaux composants radio : résistances, condensateurs, diodes, transistors, microcircuits, etc., et avons également étudié leur montage sur un circuit imprimé. Rappelons encore une fois les principales étapes de ce processus : les fils de tous les composants sont passés dans les trous du circuit imprimé. Après quoi les fils sont coupés, puis la soudure est effectuée à l'arrière de la carte (voir Fig. 1).
Ce processus, que nous connaissons déjà, est appelé édition DIP. Cette installation est très pratique pour les radioamateurs débutants : les composants sont gros, ils peuvent être soudés même avec un gros fer à souder « soviétique » sans l'aide d'une loupe ou d'un microscope. C'est pourquoi tous les kits Master Kit pour le soudage à faire soi-même impliquent un montage DIP.

Riz. 1. Installation DIP

Mais l'installation DIP présente des inconvénients très importants :

Les gros composants radio ne conviennent pas à la création d’appareils électroniques miniatures modernes ;
- les composants radio de sortie sont plus coûteux à produire ;
- un circuit imprimé pour montage DIP est également plus cher en raison de la nécessité de percer de nombreux trous ;
- L'installation DIP est difficile à automatiser : dans la plupart des cas, même dans les grandes usines électroniques, l'installation et le soudage des pièces DIP doivent être effectués manuellement. Cela coûte très cher et prend beaucoup de temps.

Par conséquent, le montage DIP n'est pratiquement pas utilisé dans la production d'électronique moderne et a été remplacé par le processus dit SMD, qui est un standard. aujourd'hui. Par conséquent, tout radioamateur devrait avoir au moins une idée générale à ce sujet.

Installation CMS

Les composants CMS (composants de puce) sont des composants circuit électronique, appliqué à une carte de circuit imprimé en utilisant la technologie de montage en surface - technologie SMT (eng. surface monter technologie). Autrement dit, tout éléments électroniques, qui sont ainsi « fixés » au tableau, sont appelés CMS composants(Anglais) surface monté appareil). Le processus de montage et de soudure des composants des puces est appelé à juste titre le processus SMT. Dire «installation SMD» n'est pas tout à fait correct, mais en Russie, c'est la version du nom du processus technique qui a pris racine, nous dirons donc la même chose.

Sur la fig. 2. montre une section de la carte de montage SMD. La même planche, réalisée sur des éléments DIP, aura des dimensions plusieurs fois plus grandes.

Fig.2. Montage CMS

L'installation CMS présente des avantages indéniables :

Les composants radio sont peu coûteux à produire et peuvent être aussi miniatures que souhaités ;
- les circuits imprimés sont également moins chers en raison de l'absence de perçages multiples ;
- l'installation est facile à automatiser : l'installation et le soudage des composants sont effectués par des robots spéciaux. Il n'existe pas non plus d'opération technologique telle que la coupe des fils.

Résistances CMS

Il est plus logique de commencer à se familiariser avec les composants à puce avec résistances, qui sont les composants radio les plus simples et les plus répandus.
La résistance SMD à sa manière propriétés physiques est similaire à la version inférentielle « habituelle » que nous avons déjà étudiée. Tous ses paramètres physiques (résistance, précision, puissance) sont exactement les mêmes, seul le corps est différent. La même règle s'applique à tous les autres composants CMS.

Riz. 3. Résistances CHIP

Tailles standard des résistances CMS

Nous savons déjà que les résistances de sortie ont une certaine grille de tailles standards, en fonction de leur puissance : 0,125W, 0,25W, 0,5W, 1W, etc.
Une grille standard de tailles standards est également disponible pour les résistances chip, seulement dans ce cas la taille standard est indiquée par un code à quatre chiffres : 0402, 0603, 0805, 1206, etc.
Tailles de base des résistances et leurs spécifications techniques sont illustrés à la figure 4.

Riz. 4 Tailles et paramètres de base des résistances chip

Marquage des résistances CMS

Les résistances sont marquées d'un code sur le boîtier.
Si le code comporte trois ou quatre chiffres, le dernier chiffre correspond au nombre de zéros. 5. La résistance portant le code « 223 » a la résistance suivante : 22 (et trois zéros à droite) Ohm = 22 000 Ohm = 22 kOhm. Le code de résistance "8202" a une résistance de : 820 (et deux zéros à droite) Ohm = 82000 Ohm = 82 kOhm.
Dans certains cas, le marquage est alphanumérique. Par exemple, une résistance avec le code 4R7 a une résistance de 4,7 Ohms, et une résistance avec le code 0R22 a une résistance de 0,22 Ohms (ici la lettre R est le caractère séparateur).
Il existe également des résistances à résistance nulle ou des résistances de cavalier. Ils sont souvent utilisés comme fusibles.
Bien sûr, vous n’avez pas besoin de mémoriser le système de code, mais mesurez simplement la résistance de la résistance avec un multimètre.

Riz. 5 Marquage des résistances chip

Condensateurs CMS en céramique

Extérieurement, les condensateurs CMS sont très similaires aux résistances (voir Fig. 6.). Il n'y a qu'un seul problème : le code de capacité n'est pas marqué dessus, donc la seule façon de le déterminer est de le mesurer avec un multimètre doté d'un mode de mesure de capacité.
Les condensateurs CMS sont également disponibles dans des tailles standard, généralement similaires aux tailles de résistance (voir ci-dessus).

Riz. 6. Condensateurs CMS en céramique

Condensateurs électrolytiques SMS

Figure 7. Condensateurs électrolytiques SMS

Ces condensateurs sont similaires à leurs homologues à sortie, et les marquages ​​dessus sont généralement clairs : capacité et tension de fonctionnement. Une bande sur le capuchon du condensateur marque sa borne négative.

Transistor CMS

Figure 8. Transistor CMS

Les transistors sont petits, il est donc impossible d’y écrire leur nom complet. Ils se limitent aux marquages ​​codés et il n’existe aucune norme internationale pour les désignations. Par exemple, le code 1E peut indiquer le type de transistor BC847A, ou peut-être un autre. Mais cette circonstance ne dérange ni les fabricants ni les consommateurs ordinaires d'électronique. Des difficultés ne peuvent survenir que lors des réparations. Déterminer le type de transistor installé sur une carte de circuit imprimé sans la documentation du fabricant de cette carte peut parfois être très difficile.

Diodes CMS et LED CMS

Des photos de certaines diodes sont présentées dans la figure ci-dessous :

Figure 9. Diodes CMS et LED CMS

La polarité doit être indiquée sur le corps de la diode sous la forme d'une bande plus proche de l'un des bords. En règle générale, une bande marque la borne cathodique.

Une LED SMD a également une polarité, qui est indiquée soit par un point près de l'une des broches, soit d'une autre manière (vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans la documentation du fabricant du composant).

Déterminer le type de diode SMD ou de LED, comme dans le cas d'un transistor, est difficile : un code non informatif est imprimé sur le corps de la diode, et le plus souvent il n'y a aucune marque sur le corps de la LED, à l'exception de la marque de polarité. Les développeurs et les fabricants d’électronique moderne se soucient peu de leur maintenabilité. Il est supposé que la carte de circuit imprimé sera réparée par un ingénieur de service disposant d'une documentation complète pour un produit spécifique. Une telle documentation décrit clairement où sur la carte de circuit imprimé un composant particulier est installé.

Installation et soudure de composants CMS

L'assemblage CMS est optimisé principalement pour l'assemblage automatique par des robots industriels spéciaux. Mais les conceptions de radioamateur peuvent également être réalisées à l'aide de composants à puce : avec suffisamment de soin et d'attention, le soudage de pièces de la taille d'un grain de riz peut être réalisé de la manière la plus rapide possible. fer à souder ordinaire, il suffit de connaître quelques subtilités.

Mais il s'agit d'un sujet pour une grande leçon distincte, donc plus de détails sur l'installation automatique et manuelle des CMS seront discutés séparément.