مكثفات جهاز مركب سطحيا من المصنعين متصلين بالإنترنت

مكثفات SMD هي مكثفات تم تطويرها خصيصًا لتقنية التركيب السطحي (SMT).

وعلى عكس الإصدارات السلكية، يتم لحامها مباشرةً على لوحة الدائرة، وبالتالي فهي تتيح إنتاجًا آليًا أكثر إحكامًا.

ستجد أدناه لمحة عامة عن وظائف وتصميمات وتقنيات وإنتاج ومواد مكثفات SMD، بالإضافة إلى نظرة عامة على استخدامها النموذجي ومزاياها وعيوبها:

كيف تعمل مكثفات SMD:

تتكون مكثفات SMD بشكل أساسي من سطحين موصلين (أقطاب كهربائية) تفصل بينهما مادة غير موصلة (عازل). وهي تخزن الطاقة الكهربائية على شكل مجال كهربائي بين هذين السطحين.

عند تطبيق جهد كهربائي، تتراكم الشحنات الموجبة والسالبة على اللوحين المتقابلين. وعند التفريغ، يتدفق التيار مرة أخرى إلى الدائرة. تسمى هذه القدرة على تخزين الشحنات وتحريرها بالسعة وتقاس بالفاراد (F).

تعتمد السعة على مساحة الألواح والمسافة بينها وثابت العزل الكهربائي للعازل الكهربائي.

تصميمات وتقنيات مكثفات SMD:

تأتي مكثفات SMD بتقنيات وأشكال مختلفة للغاية. ويتم تصنيعها بأحجام موحدة صغيرة، على سبيل المثال 0402 و0603 و0805 وغيرها.

أهم تقنيات المكثفات SMD هي

1. مكثفات السيراميك:
   الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، لفصل التيار والتصفية والتطبيقات عالية التردد.
   وهي تستخدم السيراميك كعازل كهربائي ويمكنها تحقيق قيم سعة عالية جدًا مع حجم صغير في البناء متعدد الطبقات (MLCC - مكثف سيراميك متعدد الطبقات).
2. مكثفات التنتالوم:
   مستقطبة، ذات كثافة سعة عالية وسلوك مستقر.
   جيدة للتنعيم والتخزين المؤقت.
   وهي أكثر حساسية للجهد الزائد.
3. مكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية:
   مستقطبة أيضاً، لسعات أكبر، على سبيل المثال من uF إلى mF في تصميم SMT مضغوط.
   وهي جيدة لتنعيم التردد المنخفض وتخزين الطاقة.
4. مكثفات الأغشية (نادراً ما تكون في SMT):
   لقيم سعة دقيقة ومستقرة مع عامل تبديد منخفض.

يعتمد اختيار التقنية على قوة العازل ومتطلبات السعة وسلوك الفقد والاستقرار والسعر.

إنتاج ومواد مكثفات SMD:

يتم إنشاء مكثفات SMD من عمليات مؤتمتة للغاية.

1. يتم بناء المكثفات الخزفية في طبقات وتلبيدها.
2. أما مكثفات التنتالوم فتصنع من مسحوق التنتالوم المضغوط والإلكتروليتات.
3. وتستخدم المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم رقائق الألومنيوم المدرفلة والإلكتروليتات المغلفة في غلاف متوافق مع SMD.

يتيح توحيد الأحجام إمكانية التبادل العالمي ويسهل الإنتاج الآلي.

الاستخدام النموذجي لمكثفات SMD:

مكثفات SMD جزء لا غنى عنه في الإلكترونيات. مجالات الاستخدام النموذجية هي:

1. الفصل والتجاوز:
على مقربة من دبابيس إمداد الدائرة المتكاملة، فهي تمنع انخفاض الجهد وتداخل المرشح.
تستخدم مكثفات MLCCs بشكل جماعي هنا.

2. التنعيم:
تعمل المكثفات الإلكتروليتية أو مكثفات التنتالوم أو المكثفات التنتالومية على استقرار الجهد.
التصفية:
تشكل مع المقاومات أو الملفات مرشحات تمرير منخفض أو تمرير عالي أو تمرير نطاق للإشارات.

3. المذبذبات والتوقيت:
في المذبذبات البلورية أو شبكات التوقيت RC، تحدد الترددات.

4. اقتران وفصل الإشارات:
حجب مكونات التيار المستمر والسماح لمكونات التيار المتردد بالمرور.

5. تخزين الطاقة:
في أوضاع توفير الطاقة أو كمخزن مؤقت قصير.

6. دوائر التردد العالي:
للمطابقة والمرنانات وفصل الترددات العالية.

مزايا مكثفات SMD:

• تصميم مدمج: مكثفات SMD صغيرة جدًا وتتيح تصميمات موفرة للمساحة للغاية.
• التجميع الآلي: تم تحسينها لآلات الالتقاط والوضع، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.
• كثافة تكامل عالية: يمكن وضع العديد من المكثفات بالقرب من الدوائر المتكاملة، مما يقلل من المحاثات الطفيلية.
• الموثوقية: انخفاض وصلات اللحام المنخفضة والتوصيل الميكانيكي الأكثر إحكامًا باللوحة.
• انخفاض تكاليف التخزين والخدمات اللوجستية: تصميمات وتعبئة موحدة.

عيوب مكثفات SMD:

• قدرة تحميل محدودة: الأحجام الصغيرة غالبًا ما يكون لها قوة عازلة منخفضة واحتياطي طاقة محدود.
• خطر التشقق مع المكثفات الخزفية: يمكن أن تؤدي الضغوط الميكانيكية إلى تلف مكثفات MLCCs.
• الاستقطاب مع التنتالوم/الإلكتروليت: يمكن أن يؤدي اتجاه التركيب غير الصحيح إلى التلف أو حتى الحريق.
• الاعتماد على درجة الحرارة والجهد: تُظهر المكثفات الخزفية على وجه الخصوص مع بعض المواد العازلة، مثل X7R، Y5V، أحيانًا تغيرات قوية في السعة.

مكثفات SMD هي مكونات لا غنى عنها في إنتاج الإلكترونيات الحديثة. وكما هو الحال مع جميع المكثفات، فهي تعمل عن طريق تخزين الطاقة الكهربائية في المجال الكهربائي بين قطبين كهربائيين. وتكمن القوة الخاصة لمكثفات SMD في صغر حجمها وسهولة أتمتة إنتاجها وإمكانية وضع العديد من المكثفات مباشرة في المكان المطلوب. وهذا ما يجعلها مثالية لفصل التيار والتصفية والتنعيم والعديد من التطبيقات الأخرى في الدوائر الرقمية والتناظرية.

فيما يلي نظرة عامة على أهم النقاط التي يجب مراعاتها عند شراء مكثفات SMD:

عند شراء مكثفات SMD، لا يتعلق الأمر فقط بالسعر الخالص لكل وحدة، بل بمجموعة كاملة من العوامل التقنية والنوعية واللوجستية. فحتى الأخطاء الصغيرة في الاختيار يمكن أن تتسبب في مشاكل إنتاج باهظة الثمن، أو أعطال في الدائرة أو أعطال لاحقة.

• أولاً وقبل كل شيء، يجب تحديد قيمة السعة المطلوبة بوضوح - بما في ذلك التفاوت المسموح به. تحتوي العديد من أنواع السيراميك على ± 10% أو ± 20%، أما بالنسبة للتطبيقات الدقيقة فإن ± 5% أو أفضل من ذلك هو المعتاد.
• قوة العزل الكهربائي لا تقل أهمية: يجب أن تكون أعلى من الحد الأقصى لجهد التشغيل، بما في ذلك هامش الأمان.
• يطلب المشتري المحترف دائمًا مواصفات ورقة البيانات الدقيقة ويتحقق مما إذا كانت هذه المواصفات تتطابق مع التطبيق.
• مع مكثفات السيراميك، يجب اختيار العازل الكهربائي على وجه التحديد. فئات السيراميك المختلفة، على سبيل المثال NP0/C0G، X7R، Y5V، لها خصائص مختلفة تمامًا: معامل درجة الحرارة، وتغير السعة مع الجهد، وزاوية الفقد والتقادم.
• وغالبًا ما يتم اختيار C0G/NP0 للمرشحات عالية الجودة أو الثوابت الزمنية الدقيقة، بينما قد تكون X7R كافية لفصل السعة في السوق الشامل.
• يجب أن ينسق الشراء هذه المتطلبات مع التطوير وضمان الجودة.
• تعتبر ESR (المقاومة المتسلسلة المكافئة) مهمة بشكل خاص في تبديل المنظمات، أو دوائر الترددات العالية أو للسعات الكبيرة. يمكن أن يؤدي ارتفاع ESR إلى تقليل الكفاءة وتوليد الحرارة وتعزيز الأعطال. لذلك يتحقق قسم المشتريات المحترف مما إذا كانت قيمة ESR تفي بمتطلبات الدائرة وما إذا كان المورد يحددها.
• يتم توفير مكثفات SMD بأحجام موحدة، على سبيل المثال 0402، 0603، 0805، 1206. يجب أن يتأكد قسم المشتريات من أن الحجم المحدد يناسب ثنائي الفينيل متعدد الكلور ميكانيكيًا ويمكن تركيبه. يمكن أن توفر التصميمات الأكبر حجمًا قوة عازلة أو سعة أعلى، ولكنها تتطلب أيضًا مساحة أكبر.
• يتم استقطاب بعض المكثفات الصغيرة والمتوسطة الحجم مثل التنتالوم أو الألومنيوم الإلكتروليتية ويجب عدم عكس قطبيتها. يجب أن يضمن الشراء والإنتاج تحديد المكونات وتمييزها وتجميعها بشكل صحيح. بالنسبة للتطبيقات ذات التشغيل بالتيار المتردد أو المستقطب، تكون الأنواع غير القطبية مثل السيراميك أو الرقائق المعدنية أكثر ملاءمة.
• يهتم قسم المشتريات المحترف بنطاق درجة حرارة التشغيل المحددة. تفي العديد من المكثفات الخزفية بالمتطلبات الصناعية مثل -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية أو +125 درجة مئوية، ولكن غالبًا ما تتطلب بيئات السيارات أو البيئات الصناعية القاسية من -55 درجة مئوية إلى +150 درجة مئوية. كما أن ثبات السعة على درجة الحرارة مهم أيضًا، خاصة بالنسبة للدوائر التناظرية الحساسة.
• يعتبر العمر التشغيلي للمكثفات الإلكتروليتية والتنتالوم على وجه الخصوص عاملاً حاسماً. يتحقق الشراء من قيم العمر التشغيلي المحددة، على سبيل المثال 2000 ساعة عند 105 درجة مئوية، وعند الضرورة يتطلب الأمر الحصول على مؤهلات خاصة بالسيارات أو الصناعية مثل AEC-Q200.
• وتلعب المتانة ضد الجهد الزائد والرطوبة والإجهاد الميكانيكي، مثل ثني ثنائي الفينيل متعدد الكلور دورًا أيضًا.
• إعطاء الأفضلية للمصنعين ذوي الإنتاج المستقر والمعتمد مثل ISO 9001 وشهادات السيارات.
• العوامل المهمة هي الجودة المتسقة عبر الدفعات، وإمكانية التتبع، والتوافق مع RoHS وREACH والقدرة على الوصول إلى أوراق البيانات وتقارير الاختبار والدعم في حالة حدوث مشاكل.
• يجب أن يتطابق نموذج التسليم مع الإنتاج:
• شريط لاصق للوضع الآلي أو البضائع السائبة أو الصواني للعمليات الخاصة.
• قد تكون وحدة التعبئة والتغليف ومؤشرات الرطوبة (لأنواع التنتالوم الحساسة للرطوبة) وتغليف الأكياس الجافة مهمة.
• يحرص المشترون على تجنب التكاليف غير الضرورية أو التأخير بسبب أشكال التسليم غير المناسبة.
• قرارات الشراء الجيدة تتجاوز سعر الوحدة الخالص. يجب أيضًا مراعاة تكاليف التجميع وتكاليف المخزون ومخاطر الفشل وتكلفة إعادة العمل أو إعادة التصميم.
• يمكن أن يؤدي المكثف الذي يُفترض أنه رخيص الثمن إلى مطالبات ضمان باهظة الثمن في الميدان إذا لم يكن مطابقًا للمواصفات أو لم يكن موثوقًا بما فيه الكفاية.
• تستمر العديد من المشاريع لعدة سنوات. يجب أن يوضح الشراء ما إذا كان النوع المحدد سيظل متاحًا على المدى الطويل أو ما إذا كانت هناك استراتيجية مصدر ثانٍ. يشمل التخطيط الجيد للشراء أيضًا إدارة التوقف عن الشراء (إخطارات PCN/إخطارات عدم الصلاحية) والتأهيل البديل في الوقت المناسب.
• التأكد من استيفاء جميع التوجيهات ذات الصلة (RoHS، REACH). في العديد من الصناعات، يعد هذا التزامًا قانونيًا ويمكن أن يؤدي عدم الامتثال إلى عرقلة سلاسل التوريد بأكملها.

عند شراء المكثفات الصغيرة والمتوسطة الحجم، ليس السعر وحده هو المهم، ولكن هناك تفاعل معقد من المواصفات الكهربائية مثل السعة والتفاوت وقوة العزل الكهربائي والعازل الكهربائي ومعدل الاستجابة البيئية والمتطلبات الميكانيكية مثل الحجم والبصمة وعمر الخدمة ونطاق درجة الحرارة وضمان الجودة والجوانب اللوجستية مثل التغليف والتوافر والامتثال البيئي. ويضمن الشراء المنسق والمختبر بعناية فقط إمكانية استخدام المكونات بشكل موثوق وفعال من حيث التكلفة وبطريقة جاهزة للإنتاج في المنتجات الإلكترونية الحديثة على المدى الطويل.

يمكن شراء مكثفات SMD من مختلف الموردين. يمكن العثور على معلومات شاملة عن الشركات المصنعة والموردين لمكثفات SMD من جميع أنحاء العالم على موقع Exportpages.