元器件封裝
元器件封裝,就是指把硅片上的電路管腳，用導(dǎo)線接引到外部接頭處，以便與其它器件連接·封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印刷電路板上的導(dǎo)線與其他器件相連接，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離，以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面，封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。
一、元器件封裝按照安裝的方式不同可以分成兩大類
(1) 直插式元器件封裝
直插式元器件封裝的焊盤一般貫穿整個(gè)電路板，從頂層穿下，在底層進(jìn)行元器件的引腳焊接，如圖所示。
典型的直插式元器件及元器件封裝如圖所示。
(2)表貼式元器件封裝。
表貼式的元器件，指的是其焊盤只附著在電路板的頂層或底層，元器件的焊接是在裝配元器件的工作層面上進(jìn)行的，如圖所示。
典型的表貼式元器件及元器件封裝如圖所示。
在PCB元器件庫(kù)中，表貼式的元器件封裝的引腳一般為紅色，表示處在電路板的頂層(TopLayer)。
在PCB元器件庫(kù)中，表貼式的元器件封裝的引腳一般為紅色，表示處在電路板的頂層（Top Layer）。
二、常用元器件的原理圖符號(hào)和元器件封裝
在設(shè)計(jì)PCB的過程中，有些元器件是設(shè)計(jì)者經(jīng)常用到的，比如電阻、電容以及三端穩(wěn)壓源等。在Protel 99 SE中，同一種元器件雖然相同電氣特性，但是由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同而導(dǎo)致元器件的封裝存在一些差異。
電阻由于其負(fù)載功率和運(yùn)用場(chǎng)合不同而導(dǎo)致其元器件的封裝也多種多樣，這種情況對(duì)于電容來說也同樣存在。因此，本節(jié)主要向讀者介紹常用元器件的原理圖符號(hào)和與之相對(duì)應(yīng)的元器件封裝，同時(shí)盡量給出一些元器件的實(shí)物圖，使讀者能夠更快地了解并掌握這些常用元器件的原理圖符號(hào)和元器件封裝。(1)、電阻。 電阻器通常簡(jiǎn)稱為電阻，它是一種應(yīng)用十分廣泛的電子元器件，其英文名字為“Resistor”，縮寫為“Res”。
電阻的種類繁多，通常分為固定電阻、可變電阻和特種電阻3大類。固定電阻可按電阻的材料、結(jié)構(gòu)形狀及用途等進(jìn)行多種分類。電阻的種類雖多，但常用的電阻類型主要為RT型碳膜電阻、RJ型金屬膜電阻、RX型線繞電阻和片狀電阻等。固定電阻的原理圖符號(hào)的常用名稱是“RES1”和“RES2”，如圖F1-5（a）所示。
常用的引腳封裝形式為AXIAL系列，包括AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.5、AXIAL-0.6、AXIAL-0.7、AXIAL-0.8、AXIAL-0.9和AXIAL-1.0等封裝形式，其后綴數(shù)字代表兩個(gè)焊盤的間距，單位為“英寸”，如圖F1-5（b）所示。常用固定電阻的實(shí)物圖如圖F1-5（c）所示。
（a）常用的電阻原理圖符號(hào)
（b）常用的電阻封裝
（c）常用的固定電阻實(shí)物 圖F1-5固定電阻 如“AXIAL-0.3”封裝的具體意義為固定電阻封裝的焊盤間的距離為0.3英寸（=300mil），即為7.62mm。一般來講，后綴數(shù)字越大，元器件的外形尺寸就越大，說明該電阻的額定功率就越大。 電位器屬于可變電阻，是一種連續(xù)可調(diào)的電阻器，它的電阻值在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，如圖F1-6所示。
（a）可變電阻的原理圖符號(hào)
（b）常用的可變電阻的元器件封裝 圖F1-6 可變電阻的原理圖符號(hào)和元器件封裝電位器的種類極多，常見的電位器主要有兩種，即線繞電位器和碳膜電位器。除了上述較為常見的電阻外，還有運(yùn)用在特殊場(chǎng)合的電阻，如熱敏電阻、濕敏電阻和壓控電阻等。此外，還有將多個(gè)電阻集成在一個(gè)封裝內(nèi)，從而形成電阻橋，以及各種電阻排，如圖F1-7所示。
（a）電阻橋的原理圖符號(hào)及對(duì)應(yīng)的元器件封裝
（b）電組排的原理圖符號(hào)、元器件封裝和元器件實(shí)物 圖F1-7 各種電阻排 由于電阻的工作環(huán)境多種多樣，并且所能實(shí)現(xiàn)的功能也比較多，因此它的電阻的種類和型號(hào)就比較多，設(shè)計(jì)者在具體選用的時(shí)候就需要按實(shí)際情況進(jìn)行選型。
(2) 電容。電容也是經(jīng)常使用的元器件之一，根據(jù)電容的制作材料的不同，電容可分為鉭電容、瓷片電容、獨(dú)石電容、CBB電容和電解電容等。根據(jù)電容的極性的不同，可分為有無極性電容和有極性電容等。根據(jù)電容值是否可調(diào)還可分為固定電容和可調(diào)電容。下面主要按照無極性電容和有極性電容來介紹常用的電容器。
無極性電容的原理圖符號(hào)如圖F1-8（a）所示，對(duì)應(yīng)的封裝形式為RAD系列，從RAD-0.1到RAD-0.4，后綴數(shù)字代表焊盤間距，單位為英寸，如圖F1-8（b）所示。比如“RAD-0.2”表示焊盤間距為0.2英寸（=200mil）的無極性電容封裝。常見的無極性電容主要有瓷片電容、獨(dú)石電容和CBB電容，其元器件實(shí)物如圖F1-8（c）、（d）、（e）所示。
（a）無極性電容的原理圖符號(hào)
（b）常用的元器件封裝
（c）瓷片電容
（d）獨(dú)石電容
（e）CBB電容 圖F1-8 無極性電容常見的有極性電容為電解電容。電解電容對(duì)應(yīng)的封裝形式為RB系列，從“RB-.2/.4”到“RB-.5/1.0”，前一個(gè)后綴數(shù)字的表示焊盤間距，后一個(gè)后綴數(shù)字代表電容外形的直徑，單位都為英寸。一般來講，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電解電容的外形尺寸是焊盤間距的兩倍。但是，在Protel 99 SE中，也有用毫米作為單位的，如“RB5-10.5”。元器件實(shí)物如圖F1-9所示。
（a）電解電容的常用原理圖符號(hào)
（b）電解電容常用的元器件封裝
（c）電解電容的實(shí)物照片 圖F1-9 電解電容 一般地，電容封裝形式名稱的后綴數(shù)值越大，相應(yīng)的電容容量也越大，如圖F1-9所示。(3) 二極管。二極管的種類繁多，根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合不同可以分為普通二極管、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管、快恢復(fù)二極管以及二極管指示燈、由多個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的七段數(shù)碼管等，如圖F1-10所示。
（a）普通二極管（穩(wěn)壓二極管）
（b）發(fā)光二極管
（c）二極管指示燈
d）七段數(shù)碼管 圖F1-10 常見的二極管
原理圖中二極管元器件的常用名稱為“DIODE”（普通二極管）、“DIODE SCHOTTKY”（肖特基二極管）、“DIODE TUNNEL”（隧道二極管）、“DIODE VARACTOR”（變?nèi)荻O管）和“ZENER1～3”（穩(wěn)壓二極管）等，如圖F1-11（a）所示。常見的二極管封裝有“DIODE-0.4”、“DIODE-0.7”和“TO-220”，其中“DIODE-0.4”指的是普通二極管的焊盤間距為“0.4英寸”，即“10.16mm”，如圖F1-11（b）所示。
（a）二極管的原理圖符號(hào)
（b）穩(wěn)壓二極管的原理圖符號(hào)
（c）二極管的常用元器件封裝 圖F1-11 二極管的原理圖符號(hào)和元器件封裝(4) 三極管。普通三極管可根據(jù)其構(gòu)成的PN結(jié)的方向不同，分為NPN型和PNP型。這兩種類型的晶體管外形完全相同，都包括3個(gè)引腳，即b（基極）、c（集電極）和e（發(fā)射極），但是其原理圖符號(hào)卻不一樣，如圖F1-12所示。三極管的原理圖符號(hào)的常用名稱有“NPN”、“NPN1” 和“PNP”、“PNP1”等。
在功率放大電路中，設(shè)計(jì)者為了實(shí)現(xiàn)在微小信號(hào)作為激勵(lì)源時(shí)得到很大的增益，往往需要采用具有較大放大倍數(shù)的晶體管，達(dá)林頓復(fù)合管就是運(yùn)用在這種場(chǎng)合的晶體管。普通的達(dá)林頓復(fù)合管是將兩個(gè)晶體管集成在一個(gè)元器件封裝里，有的復(fù)合管還同時(shí)集成了保護(hù)二極管和偏置電阻等。同普通三極管一樣，達(dá)林頓復(fù)合管同樣包括NPN型和PNP型，如圖F1-12所示。
三、 常用元器件及元器件封裝總結(jié)
下面的對(duì)常用元器件及其所有元器件封裝進(jìn)行一下總結(jié)。
（1） 電阻：電阻的原理圖符號(hào)可以選用“RES1”、“RES2”、“RES3”、“RES4”中任何一個(gè)，對(duì)應(yīng)的電阻封裝為AXIAL系列，比如“AXIAL-0.3”到“AXIAL-0.7”，其中0.4和0.7指電阻封裝的焊盤間距，一般用“AXIAL0.4”封裝。
（2）無極性電容：常用的原理圖符號(hào)為CAP，對(duì)應(yīng)的電容封裝為RAD系列，如“RAD-0.1”到“RAD-0.4”，其中0.1和0.4指電容大小，一般用“RAD0.2”。
（3） 電解電容：電解電容的原理圖符號(hào)可以使用“ELECTRO1”、“ELECTRO2”、“ELECTRO3”中的任何一個(gè)。電解電容對(duì)應(yīng)的元器件封裝為RB系列，如“RB.1/.2”到“RB.5/1.0”，其中“.1/.2”分別指電容的焊盤間距和外形尺寸。
（4）電位器：電位器的原理圖符號(hào)為“POT1”，“POT2”，對(duì)應(yīng)的電位器封裝為“VR-1”到“VR-5”。
（5）二極管：二極管的原理圖符號(hào)為“DIODE”，對(duì)應(yīng)的二極管的封裝為封裝屬性系列，如“DIODE-0.4”（小功率）到“DIODE-0.7”（大功率），其中0.4和0.7指二極管的焊盤間距，一般用“DIODE0.4”。值得一提的是，普通的發(fā)光二極管的元器件封裝為“RB.1/.2”。
（6）三極管：普通三極管的原理圖符號(hào)為NPN或PNP，常見的三極管封裝為“TO-92B”，而大功率三極管可用“TO-220”、“TO-3”等元器件封裝。
（7）三端穩(wěn)壓源：三端穩(wěn)壓源有78和79系列，78系列如“7805”，“7812”和“7820”等，79系列有“7905”、“7912”和“7920”等，比較常用的元器件封裝為“TO-220”。
（8）整流橋：整流橋的原理圖符號(hào)為“BRIDGE1”，“BRIDGE2”，常用的元器件封裝為“ ”。
（9）集成電路芯片：常用的元器件封裝為DIP4到DIP40，其中4和40指有多少腳，4腳的就是“DIP4”。此外，這里還需要補(bǔ)充一點(diǎn)就是貼片電阻。貼片電阻的元器件封裝通常采用數(shù)字來表示，比如“0805”。這里0805表示的貼片電阻的封裝尺寸，與具體阻值沒有關(guān)系，而與功率有關(guān)。一般情況下，部分貼片電阻的封裝尺寸與其功率有以下對(duì)應(yīng)關(guān)系。
元器件封裝工藝流程
元器件封裝工藝流程：
結(jié)構(gòu)方面：TO－>DIP－>PLCC－>QFP－>BGA －>CSP；
材料方面：金屬、陶瓷－>陶瓷、塑料－>塑料；
引腳形狀：長(zhǎng)引線直插－>短引線或無引線貼裝－>球狀凸點(diǎn)；
裝配方式：通孔插裝－>表面組裝－>直接安裝
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