電氣維修方法論第二十篇（電氣元件的規(guī)格封裝）

為提高修理的效率，電氣元件需要從規(guī)格封裝的角度進(jìn)行分類并掌握其本質(zhì)特征和規(guī)律，有利于檢索其性能參數(shù)和掌握拆裝技術(shù)。電氣元件規(guī)格封裝包括廠家型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)、封裝樣式和拆裝工藝等因素。
現(xiàn)代電氣元件種類繁多、形式多樣和日新月異，在電氣維修中經(jīng)常需要根據(jù)規(guī)格型號(hào)和表面標(biāo)識(shí)高效檢索電氣元件技術(shù)資料，提高電氣維修效率。除平時(shí)收集整理的電氣元件技術(shù)資料外，還要綜合性用好互聯(lián)網(wǎng)搜索功能，從政府標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)網(wǎng)站、生產(chǎn)經(jīng)銷商資料網(wǎng)站或技術(shù)社區(qū)論壇查找需要的技術(shù)資料。還要利用QQ或微信等即時(shí)交友工具向經(jīng)驗(yàn)豐富專業(yè)人士咨詢相關(guān)技術(shù)問題。將收集到的電氣元件規(guī)格型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式資料歸納后匯總成表，逐步建立或更新電氣元件技術(shù)資料數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。
電氣元件的規(guī)格型號(hào)、表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式之間是多對(duì)多的關(guān)系，同一規(guī)格型號(hào)對(duì)應(yīng)多種表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式，同一表面標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)多種規(guī)格型號(hào)和封裝樣式，同一封裝樣式對(duì)應(yīng)多種規(guī)格型號(hào)和表面標(biāo)識(shí)。通常電氣元件的額定電流、電壓或功率越大，其體積越大。
（一）規(guī)格型號(hào)類
在設(shè)計(jì)生產(chǎn)電路板時(shí)需要根據(jù)功能用途找出滿足要求的電氣元件類和規(guī)格型號(hào)，進(jìn)而掌握其工作原理、統(tǒng)一名稱、英文簡(jiǎn)稱及標(biāo)志符號(hào)等信息，針對(duì)不同用途對(duì)應(yīng)不同的性能參數(shù)、表面標(biāo)識(shí)、封裝樣式和安裝方式等技術(shù)資料，以后還要包括三維數(shù)字模型和仿真運(yùn)動(dòng)，方便計(jì)算機(jī)演示或驗(yàn)證其特征和規(guī)律。
不同國(guó)家和生產(chǎn)商的電氣元件規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn)不同。國(guó)家（如中國(guó)、日本、美國(guó)和歐洲）編制了普通電氣元件的統(tǒng)一名稱、英文簡(jiǎn)稱和標(biāo)志符號(hào)和規(guī)格型號(hào)通用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，雖然有利于企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，但是不能及時(shí)收錄最新電氣元件。知名電氣元件生產(chǎn)商有自產(chǎn)電氣元件的專用符號(hào)和規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)格型號(hào)庫(kù)中包含最新產(chǎn)品資料，但是產(chǎn)品類型有限。
中國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)
不同類型的電氣元件規(guī)格型號(hào)編制標(biāo)準(zhǔn)不同。
國(guó)產(chǎn)電阻規(guī)格型號(hào)由四部分組成（主稱、材料、分類、序號(hào)），不適用于敏感電阻。
國(guó)產(chǎn)電容規(guī)格型號(hào)由四部分組成（名稱、材料、分類、序號(hào)），不適用于壓敏、可變、真空電容器。
國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體元件規(guī)格型號(hào)由五部分（場(chǎng)效應(yīng)器件、半導(dǎo)體特殊器件、復(fù)合管、PIN型管、激光器件的型號(hào)命名只有第三、四、五部分）組成。第一部分：用數(shù)字表示半導(dǎo)體器件有效電極數(shù)目（如：2－二極管、3－三極管）；第二部分：用漢語拼音字母表示半導(dǎo)體器件的材料和極性（表示二極管時(shí)：A-N型鍺材料、B-P型鍺材料、C-N型硅材料、D-P型硅材料。表示三極管時(shí)：A-PNP型鍺材料、B-NPN型鍺材料、C-PNP型硅材料、D-NPN型硅材料）；第三部分：用漢語拼音字母表示半導(dǎo)體器件的內(nèi)型（P－普通管、V－微波管、W－穩(wěn)壓管、C－參量管、Z－整流管、L－整流堆、S－隧道管、N－阻尼管、U- 光電器件、K－開關(guān)管、X－低頻小功率管（F < 3MHz,Pc < 1W)、G－高頻小功率管（f > 3MHz,Pc < 1W）、D－低 頻大功率管（f <3MHz,Pc > 1W）、A－高頻大功率管（f > 3MHz,Pc > 1W）、T－半導(dǎo)體晶閘管（可控整流器）、 Y－體效應(yīng)器件、B－雪崩管、J－階躍恢復(fù)管、CS－場(chǎng)效應(yīng)管、BT－半導(dǎo)體特殊器件、FH－復(fù)合管、PIN-PIN型管、JG－激光器件）；第四部分：用數(shù)字表示序號(hào)；第五部分：用漢語拼音字母表示規(guī)格號(hào)
（二）表面標(biāo)識(shí)類
在使用維護(hù)時(shí)需要按表面標(biāo)識(shí)和封裝樣式查找電氣元件所屬類型和規(guī)格型號(hào)，進(jìn)而掌握其功能用途和工作原理。表面標(biāo)識(shí)通常用絲印或激光打標(biāo)技術(shù)印在電氣元件本體上。
相同表面標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)不同規(guī)格型號(hào)和封裝樣式的電氣元件。表面標(biāo)識(shí)是直觀區(qū)分電氣元件的重要標(biāo)志，應(yīng)該全部或部分包含產(chǎn)品簡(jiǎn)稱、規(guī)格型號(hào)、重要參數(shù)、引腳起點(diǎn)和商標(biāo)等信息，是查找其所屬類型和功能用途的索引。表面標(biāo)識(shí)除了采用字符、數(shù)字外還有色環(huán)、特殊符號(hào)等標(biāo)識(shí)方式，分為含有性能參數(shù)信息的直接標(biāo)識(shí)和不含性能參數(shù)信息的間接標(biāo)識(shí)。
直接標(biāo)識(shí)
直接標(biāo)識(shí)受早期使用習(xí)慣影響，有多種形式，通常用在標(biāo)準(zhǔn)電氣元件上。直接標(biāo)識(shí)能夠直接描述電氣元件關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。
直標(biāo)法：用數(shù)字和單位符號(hào)在電氣元件表面標(biāo)出主要參數(shù)，其允許誤差直接用百分?jǐn)?shù)表示，若電氣元件上未注偏差，則均為±20%。常用于電容、電感等電氣元件。
文字符號(hào)法：用字符標(biāo)識(shí)生產(chǎn)商、元件代碼、版本和日期用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來表示主要參數(shù)，其允許偏差也用文字符號(hào)表示。符號(hào)前面的數(shù)字表示整數(shù)值，后面的數(shù)字依次表示第一位小數(shù)值和第二位小數(shù)值。表示允許誤差的文字符號(hào)：D、F、G、J、K、M允許偏差分別為：±0.5%、±1%、±2%、±5%、±10%、±20%。常用于電容、電感等電氣元件。
色環(huán)標(biāo)識(shí)法：用不同顏色的帶或點(diǎn)在電氣元件表面標(biāo)出主要參數(shù)值和允許偏差。常用于色環(huán)電阻、電感等電氣元件。
黑－0、棕－1、紅－2、橙－3、黃－4、綠－5、藍(lán)－6、紫－7、灰－8、白－9、金－±5%、銀－±10%、無色－±20%。
當(dāng)電阻為四環(huán)時(shí)，最后一環(huán)必為金色或銀色，前兩位為有效數(shù)字，第三位為10的指數(shù)，第四位為偏差。
當(dāng)電阻為五環(huán)時(shí)，最后一環(huán)與前面四環(huán)距離較大。前三位為有效數(shù)字，第四位10的指數(shù)，第五位為偏差。
數(shù)字標(biāo)識(shí)法：如果是三位數(shù)字，前兩位數(shù)代表的是電氣元件主要參數(shù)的實(shí)數(shù)，第三位開始的數(shù)字是10的指數(shù)（100就為10歐、101為100歐）。常用于貼片電阻。
如果是四個(gè)數(shù)字，前三位數(shù)代表的是電氣元件主要參數(shù)的實(shí)數(shù)，第四位開始的數(shù)字是10的指數(shù)（1001為1K、1002為10K）。
間接標(biāo)識(shí)
間接標(biāo)識(shí)通常為文字符號(hào)，包含生產(chǎn)商和元件的代碼。以間接標(biāo)識(shí)為索引在生產(chǎn)商元件庫(kù)中查詢電氣元件的技術(shù)資料。常用于半導(dǎo)體元件和集成電路。
（三）封裝樣式類
外形樣式相同的電氣元件有統(tǒng)一的外觀名稱和規(guī)格尺寸，歸納匯總成封裝表。通過查詢封裝表掌握電氣元件的封裝樣式，既方便設(shè)計(jì)制造時(shí)選擇外形樣式合適的電氣元件，也方便修理時(shí)選擇合理的電氣元件拆裝方案。
電氣元件的外形樣式由內(nèi)部本體和外觀形狀組成。本體是實(shí)現(xiàn)電氣元件功能的核心。外觀形狀包括引腳和保護(hù)層組成，統(tǒng)稱為封裝。引腳是對(duì)外電氣連接的金屬腳。保護(hù)層常用材料有金屬、塑料、陶瓷和玻璃等，通過密封保護(hù)電氣元件本體，防止空氣雜質(zhì)氧化和腐蝕本體造成電氣元件損壞。
封裝使電氣元件的外形樣式標(biāo)準(zhǔn)化，方便設(shè)計(jì)制造或使用維護(hù)電路時(shí)安裝固定電氣元件，增強(qiáng)散熱性能，方便線路連接和利于運(yùn)輸和管理。封裝質(zhì)量指標(biāo)有：本體中內(nèi)核面積與封裝面積越接近越好，在滿足功能、引腳數(shù)量和散熱條件下，封裝面積、厚度和質(zhì)量越小越好；引腳要盡量短和相鄰之間間距盡量遠(yuǎn)，以保證互不干擾；多引腳電氣元件的電源引腳和公共端引腳要有一定間距，降低引腳間短路的概率。
同類封裝根據(jù)引腳數(shù)量和功率大小分為多個(gè)系列。電氣元件引腳至少有一個(gè)引腳，引腳越多電氣元件功能越復(fù)雜。引腳信息包括引腳數(shù)量、引腳起點(diǎn)、排序方向等信息。除了部分元件有特殊起點(diǎn)標(biāo)志外，電氣元件引腳通常采用數(shù)字排序，按其表面標(biāo)識(shí)面朝上放正，從頂向下看，最左下角引腳為第一引腳，其它引腳按從左至右或逆時(shí)針方向依次排序，再根據(jù)其規(guī)格型號(hào)查詢每個(gè)引腳電氣功能。
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化管理的需要，收集不同形式的封裝資料并建立封裝庫(kù)，包含封裝名稱、尺寸、形狀、焊點(diǎn)位置、引腳（數(shù)量、起點(diǎn)、排序、間距和長(zhǎng)度）等信息，方便修理時(shí)拆裝電氣元件。
電氣元件封裝類型分為插入式封裝和表面粘貼式封裝兩大類。
插入式封裝（THT）
屬于傳統(tǒng)電氣元件的封裝方式，體積較大，安裝穩(wěn)固，可靠性高。插入式封裝的本質(zhì)特征是電氣元件引腳較長(zhǎng)，引腳通過PCB板過孔后焊接于PCB板背面。
AXIAL系列封裝主要用于電阻類和電感類的電氣元件。
RAD系列封裝主要用于無極電容類的電氣元件。
RB系列封裝主要用于電解電容類的電氣元件。
DIODE系列封裝主要用于二極管類的電氣元件。
TO系列封裝主要用于三極管類的電氣元件。
DIP系列雙列直插式封裝，引腳從封裝兩邊引出，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝，適用于引腳不宜過多集成電路等。
SIP系列單列直插式封裝，引腳從封裝一個(gè)側(cè)面引出，排列成一條直線。安裝到PCB板后封裝呈側(cè)立狀。適用于定制的厚膜電路。
PGA系列插針網(wǎng)格陣列式封裝，其底面垂直引腳呈矩陣狀排列，適用于引腳眾多的大規(guī)模集成電路。
表面粘貼式封裝（SMT）
是現(xiàn)代電氣元件主流封裝形式，適用于體積小，集成度高，引腳多的電氣元件，采用表面粘貼焊接后固定在印制電路板（PCB）上。貼片式封裝的本質(zhì)特征是電氣元件本體和引腳與PCB板同面，引腳形式有長(zhǎng)引線、短引線、無引線貼裝和球狀凸點(diǎn)。
0402系列為無引腳二端分立元件封裝，包括0201、0402、0603、0805、1206、1812等，數(shù)字越小其功率和體積越小，常用于電阻、電容、電感和二極管等元件。
SOP系列為兩邊有腳封裝，腳向外張開（鷗翼型引腳）。派生出SOJ（J型引腳小外形封裝）、TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型SOP）、TSSOP（薄的縮小型SOP）及SOT（小外形三極管、場(chǎng)效應(yīng)管）、SOIC（小外形集成電路）等。
PLCC系列為四邊有腳封裝，零件腳向零件底部彎曲。具有體積小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
QFP系列為四邊有扁平引腳封裝，零件腳向外張開（J 型引腳），芯片引腳之間距離很小，管腳很細(xì)，縮小了高度和體積，適合對(duì)空間要求較高，引腳數(shù)較多的集成電路。
BGA系列為球柵陣列封裝，隨著集成電路復(fù)雜度不斷提高，功耗增大，引腳數(shù)急劇增加。BGA系列為元件表面無腳，其引腳成球狀矩陣排列于零件底部，適用于引腳眾多的大規(guī)模集成電路。
（四）拆裝工藝類
使用維護(hù)中測(cè)量或更換電氣元件時(shí)，經(jīng)常需要拆裝電氣元件。電氣元件按引腳數(shù)量分為單端元件、雙端元件、多端元件。電氣元件引腳越多拆裝難度越大。根據(jù)每個(gè)電氣元件封裝、體積、質(zhì)量、發(fā)熱和連接固定方式不同，常采用機(jī)械壓接、熱熔和超聲波焊接等辦法進(jìn)行固定連接。
固定和連接分開的電氣元件
機(jī)械壓接分為螺絲螺桿連接和插座固定連接。對(duì)體積大、質(zhì)量重，發(fā)熱量大和機(jī)械振動(dòng)強(qiáng)的電氣元件通常采用螺絲螺桿連接固定，一般先在專用襯板（絕緣板或鋼板）或結(jié)構(gòu)（機(jī)柜或機(jī)架）上固定（機(jī)械壓接或熱熔固定）電氣元件，再采用螺絲螺桿或熱熔連接其引腳和導(dǎo)線。對(duì)體積小、質(zhì)量輕，發(fā)熱量低的電氣元件常采用插座進(jìn)行連接固定。
固定和連接結(jié)合的電氣元件
PCB（Printed Circuit Board）又稱印刷線路板，由不同材質(zhì)的襯板（絕緣和支撐）、敷銅層（導(dǎo)電）、阻焊層（保護(hù)）、絲印層（封裝投影圖）用粘合劑加熱壓制成一體，是電氣元件固定和電氣連接的重要部件。把絕緣板上滿層覆蓋銅皮的PCB板稱為空白PCB板。根據(jù)敷銅層數(shù)量PCB板可分為單面板、雙面板和多層板，每層之間用過孔或盲孔連接，用焊盤連接電氣元件引腳，襯板固定電氣元件。PCB板采用曝光印刷和化學(xué)腐蝕的工藝去掉多余銅皮，剩下銅皮作為電氣元件引腳之間連接線進(jìn)行布線，再通過焊接安裝固定電氣元件形成PCB電路板。PCB電路板用最小面積和最低成本把大量電氣元件的電氣引腳連接起來，縮小元件分布面積，提高裝配效率。早期電氣元件集成度低，多采用插入式封裝，其本體和引腳焊點(diǎn)分布在PCB板兩面。現(xiàn)代電氣元件集成度高，多采用貼片式封裝，其本體和引腳焊點(diǎn)分布在PCB板同面。
對(duì)插入式和貼片式封裝的電氣元件，一般用錫焊將電氣元件引腳直接連接固定在PCB板上。生產(chǎn)制造時(shí)自動(dòng)安裝設(shè)備采用超聲波或波峰焊技術(shù)將其連接固定在PCB板上。修理時(shí)常采用電烙鐵或熱風(fēng)槍拆裝電氣元件。
（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區(qū)；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）

審核編輯：符乾江