表贴元件（SMD）的选择与应用

硬件笔记本

“ 当你设计SMD电路板时，面对数百种电阻、电容和集成电路，尺寸该如何选择？ ”

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我偏爱使用直插式元件和洞洞板进行原型设计。这种方式的魅力在于，我能在短短一个下午，就把一个概念推进成一个可用的原型。而如果采用表面贴装元件，就意味着要等1-2周才能收到定制的印刷电路板（PCB），这还只是在首次layout 就完全正确的情况下。
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不过，一旦跨越原型阶段，必须承认，这种传统方法的缺陷显而易见：手工焊接的洞洞板耗时冗长，缺乏专业感，且调试困难。如今定制 PCB 单价已低至2美元，后续设计升级理应成为常态。虽然仍可沿用通孔技术（THT），但表面贴装元件（SMD）普遍具有更紧凑的尺寸、更丰富的选项，且操作难度并不逊色。
9 k6 B+ Y* M9 ]- f" V7 E现在，我将尝试探讨困扰 PCB 设计者的另一难题：令人目眩的表面贴装封装规格。在通孔元件领域，几乎所有器件都有耳熟能详的封装尺寸；而涉及 SMD 时，仅电阻这一品类，DigiKey就提供约 100 种不同封装规格。
无源器件
" w3 a; X6 i# N( r多数两个引脚小型元件，从电阻、陶瓷电容到 LED，均采用长宽比 2:1 的矩形封装，焊盘位于短边两侧。最常见规格包括：
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1206（公制 3216，3.2×1.6 毫米）。约传统直插电阻体积的一半，该规格元件体积足够大，未经特殊训练的新手亦可焊接。无需借助放大设备或精密焊台（但优质镊子必备）。此类电阻功率通常为 1/4 瓦。

0805（公制 2012，2.0×1.25 毫米）。折中规格，在保留较高焊接便利性的同时显著节省空间。与 0603 规格共同构成非紧凑型消费电子产品中最常见的双雄。对应电阻功率通常为 1/8 瓦。

0603（公制 1608，1.6×0.8 毫米）。体积仅为1206的一半，静电吸附明显，若在焊接时对着元件打喷嚏可能致其飞失。手工焊接具一定挑战性，建议使用尖头烙铁。此类电阻功率通常为 1/10 瓦。

0402（公制 1005，1×0.5 毫米）。操作难度较高，接近多数爱好者手工焊接极限。因需精准对位且肉眼难查焊点，建议搭配体视显微镜使用。此类电阻功率通常为1/16瓦，多见于小型高密度板卡（如电脑主板）。
更大或更小规格虽存在，但需特殊应用场景。例如智能手机与可穿戴设备可能采用 01005（0.4×0.2毫米）微型元件。然此类微型元件不仅人工操作困难，连贴片机亦面临挑战，故应用范围有限。
选择原则方面，尺寸较大的封装通常具备更优直流特性：如 1206 电阻具有更高功率耗散能力；大尺寸电容则呈现更低等效串联电阻（ESR）、更高耐压值，并缓解 MLCC （多层陶瓷电容）固有的电压敏感性容量衰减问题。
反之，大尺寸元件在交流特性方面往往逊色：物理尺寸增加导致寄生电感/电容效应更显著。虽业余应用鲜受此困扰，但若涉足 GHz 级高频领域（或需处理陡峭信号边沿时），小尺寸元件更具优势。
1 G! s5 `/ O4 i2 s8 H4 V' q8 ~若无特殊约束，首推 1206 作为入门项目首选规格；若设计仅含少量无源元件，亦属通用之选。更复杂板卡则建议默认选用 0805 规格。

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3 x1 _& r1 ]) M+ G; s% J集成电路（IC）
; x3 ^9 e' C9 l; N% s0 ~" R引脚数较少的芯片
多数引脚数较少的集成电路（如常见运放、8位微控制器）多采用矩形 SOIC 或 SSOP/TSSOP 封装，这些封装的芯片引脚是沿着两个较长的边来排列的。其中，SOIC 封装的芯片相对容易操作，它的引脚间距是 1.27 毫米，正好是通孔元件引脚间距的一半。而 SSOP/TSSOP 封装的芯片就更具挑战性了，因为它们的引脚间距一般在 0.65 毫米左右，这就需要有好的电烙铁以及敏锐的视力来发现引脚之间的桥接情况。不过话说回来，只要掌握好的焊接技巧并且大量使用助焊剂，这种封装形式的芯片也是可以被成功焊接和处理的。
引脚数较多的芯片
2 E: D$ W0 q! _7 m6 C更高集成度的芯片（部分8位及多数32位MCU）常采用四边布引脚的正方形封装，如 QFP、TQFP 或 LQFP。虽引脚间距各异，0.5 毫米最为常见。这样的芯片可以由有经验的用户手工焊接，但如果使用立体显微镜，会极大地有助于确保引脚的正确对齐，以及检查焊接的结果，由于引脚间隙仅约 0.25 毫米，很容易不小心将引脚短接在一起。
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* @4 R8 p: f& t7 h& H$ zMicrochip AVR128DB48：TQFP-48 封装，0.5 毫米引脚间距
并不是建议完全回避此类 0.5 毫米间距的四边封装，但需要一套特定的工具来操作。建议在一些废弃的元件或者专门用于练习的“训练”电路板上进行一些实践操作。
无外露引脚封装
此外还存在一系列无外露引脚封装，如 BGA、DFN、QFN、WLP 等。一般来说，那些你不能马上认出来的缩写，且不是“SOP”、“SOIC” 或“QFP”的变体，都属于这类无外露引脚封装。这类封装专为空间极度受限的场景设计。虽可借助钢网、热风枪或自制回流焊台实现手工焊接，但焊后检测与修复困难。简言之，引脚外露的封装仍为更优选择。
" t/ _- T' q, T" r" {* f其它器件
部分特殊元件（如功率电感、连接器、开关及分立晶体管）采用非标封装形式，并不是所有的封装形式都实现了标准化。但前述关于元件尺寸与引脚间距的考量依然适用：例如常用于 LCD 屏的 0.5 毫米引脚间距 FFC 柔性排线连接器，其焊接难度堪比 LQFP-64 芯片；而尺寸近似 1206 无源元件的 SOT-23 晶体管易于焊接，而SOT-523封装的晶体管尺寸较小，与0603贴片电阻的尺寸相似，其引脚间距也很小，在焊接时需要更高的精度和更精细的操作，稍有不慎就可能导致焊接失败。
6 \. j* l. j+ A1 a$ v存在一系列的元件，在这些元件中，通孔安装仍然是更可取的，或者说表面贴装的变体在尺寸或成本方面没有任何优势。前一种情况的一个例子是拨动开关和音频插孔，通孔安装提高了机械强度；至于后一种情况，一个好的例子是电解电容和铝聚合物电容：无论你是使用引线还是焊盘，电容的外壳大小都是一样的。此类情形无需执着于 SMD，回归传统方法并无不妥。

! o' _# F) ^1 J" Q原文转载自：https://lcamtuf.substack.com/p/making-sense-of-surface-mount-components，经过翻译及校验
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你真的理解电源模块的降额曲线吗？
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吓一跳！电蚊拍的工作电流居然比我想象的大100倍！

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