مكثفات جهاز مركب سطحيا من المصنعين متصلين بالإنترنت

مكثفات SMD (جهاز مثبت على السطح) هي مكونات إلكترونية تخزن الشحنات الكهربائية ويتم لحامها مباشرة على سطح لوحات الدوائر المطبوعة.

وهي صغيرة الحجم ولا تحتوي على وصلات سلكية ومناسبة للتجميع الآلي.

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.

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

وتعتمد السعة على مساحة اللوحين والمسافة بينهما 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:
   المكثفات 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:
   مثبتة، ذات كثافة سعة عالية وسلوك مستقر.
   مناسبة تمامًا للتنعيم والتخزين المؤقت.
   وهي أكثر حساسية للجهد الزائد.
3. مكثفات الألومنيوم الإلكتروليتية:
   مستقطبة أيضًا، لسعات أكبر، على سبيل المثال في نطاق uF إلى mF، في تصميم SMT مضغوط.
   وهي مناسبة تمامًا لتنعيم التردد المنخفض وتخزين الطاقة.
4. مكثفات الأغشية (نادراً ما تكون في SMT):
   لقيم سعة دقيقة ومستقرة مع عامل تبديد منخفض.

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

إنتاج ومواد مكثفات SMD:

يتم تصنيع مكثفات SMD في 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 في جميع أنحاء العالم ويسهل الإنتاج الآلي.

الاستخدام النموذجي لمكثفات SMD:

مكثفات SMD هي عنصر لا غنى عنه في الإلكترونيات. والمجالات النموذجية للتطبيق هي:

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

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

3. المذبذبات والمؤقتات:
في مذبذبات الكوارتز أو شبكات الساعة RC، تحدد الترددات.

4. اقتران وفصل الإشارات:
تمنع مكونات التيار المباشر وتسمح 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 التجميع الآلي، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.
• كثافة تكامل عالية: يمكن وضع العديد من المكثفات بالقرب من الدوائر المتكاملة، مما يقلل من المحاثات الطفيلية.
• الموثوقية: وصلات لحام أقل واتصال ميكانيكي أقوى بلوحة PCB.
• 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 في 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. ومثل 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.

ستجد أدناه نظرة عامة على أهم النقاط التي يجب مراعاتها عند شراء مكثفات SMD:

عند شراء مكثفات SMD، لا يقتصر الأمر على سعر الوحدة البحت، ولكن هناك مجموعة كاملة من العوامل التقنية والجودة واللوجستية المهمة. فحتى الأخطاء الصغيرة في عملية الاختيار يمكن أن تؤدي إلى 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٪، وبالنسبة للتطبيقات الدقيقة فإن ± 5٪ أو أفضل من ذلك أمر شائع.
• وعلى نفس القدر من الأهمية هي قوة العزل الكهربائي: 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 المكثفات الخزفية، 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 لمنظمات التبديل أو دوائر الترددات اللاسلكية أو السعات الكبيرة. يمكن أن يقلل ارتفاع ESR من الكفاءة ويولد الحرارة ويعزز الأعطال. لذلك يتحقق المشتري 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 عكسها. يجب أن يضمن الشراء والإنتاج تحديد المكونات وتوسيمها وتركيبها بشكل صحيح. بالنسبة للتطبيقات ذات التيار المتناوب أو التشغيل 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 في صناعة السيارات أو في البيئات الصناعية القاسية، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى -55 درجة مئوية إلى +150 درجة مئوية. كما أن ثبات السعة على درجة الحرارة مهم أيضًا، خاصة بالنسبة للدوائر التناظرية الحساسة.
• ويُعد العمر التشغيلي للمكثفات الإلكتروليتية ومكثفات التنتالوم على وجه الخصوص عاملاً حاسمًا. ويتحقق قسم المشتريات من قيم عمر الخدمة المحددة، على سبيل المثال 2000 ساعة عند 105 درجة مئوية، وقد يتطلب ذلك 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 الذين يتمتعون بإنتاج مستقر ومعتمد، على سبيل المثال ISO 9001 وشهادات السيارات.
• 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:
• الشريط اللاصق للتحميل الآلي أو السائب 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 التخزين 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، هذا مطلوب بموجب القانون 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 والتوافق البيئي. ويضمن الشراء المنسق والمختبر بعناية فقط إمكانية استخدام المكونات بشكل موثوق وفعال من حيث التكلفة وبما يتماشى مع متطلبات الإنتاج 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.