Capacitor SMT / SMD: O que é e Noções Básicas

8 de março de 2023 0 Comentários Leitura: 8 min

Os capacitores de montagem em superfície SMD / SMT são os mais amplamente usados para capacitores hoje – sendo pequenos, sem chumbo e fáceis de colocar em um PCB, eles são ideais para fabricação de alto volume. Seu desempenho também é muito bom, alguns com desempenho particularmente bom em RF.

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Nosso Tutorial de Capacitores inclui:

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Os capacitores de montagem em superfície SMD ou SMT são usados na fabricação de alto volume – as quantidades usadas são numeradas na casa dos bilhões. Eles são pequenos, sem chumbo e podem ser colocados em placas de circuito impresso modernas usando máquinas pick and place usadas na fabricação moderna.

Existem muitos tipos diferentes de capacitores SMD, desde tipos de cerâmica, passando por variedades de tântalo até eletrolíticos e muito mais. Destes, os capacitores cerâmicos SMD são os mais amplamente utilizados.

Páginas separadas foram dedicadas às diferentes tecnologias dielétricas, mas esta página fornece um resumo dos detalhes específicos do capacitor de montagem em superfície.

Capacitores SMD e outros componentes SMT em uma placa de circuito impresso — Capacitores SMD em uma PCB

Sumário

Tecnologia de montagem em superfície

Os capacitores SMD são apenas uma forma de componente que usa tecnologia de montagem em superfície. Esta forma de tecnologia de componentes tornou-se comum para a fabricação de equipamentos eletrônicos, pois permite uma construção muito mais rápida e confiável de placas de circuito impresso eletrônicas.

Observação sobre a tecnologia de montagem em superfície:

A tecnologia de montagem em superfície oferece vantagens significativas para a produção em massa de equipamentos eletrônicos. Tradicionalmente, os componentes possuíam condutores em cada extremidade e estes eram conectados a terminais ou posteriormente montados através de orifícios em uma placa de circuito impresso. A tecnologia de montagem em superfície elimina os cabos e os substitui por contatos que podem ser montados diretamente na placa, facilitando a soldagem.

Leia mais sobre a tecnologia de montagem em superfície, SMT.

Noções básicas de capacitores SMD

Os capacitores de montagem em superfície são basicamente os mesmos que seus antecessores com chumbo. No entanto, em vez de terem condutores, eles têm conexões metalizadas em ambas as extremidades.

Isso tem uma série de vantagens:

Facilidade de uso na fabricação: Assim como todos os outros componentes de montagem em superfície, os capacitores SMD são muito mais fáceis de colocar usando equipamentos de montagem automatizados.
Tamanho: os capacitores SMD podem ser muito menores do que suas relações de chumbo. O fato de não serem necessários condutores com fio significa que diferentes técnicas de construção podem ser processadas e isso permite a fabricação de componentes muito menores.
Menor indutância espúria: O fato de não serem necessários terminais e os componentes serem menores significa que os níveis de indutância espúria são muito menores e esses capacitores estão muito mais próximos do componente ideal do que suas relações de chumbo.
Custo mais baixo: Esses componentes não apenas podem ser usados mais facilmente na produção, reduzindo os custos de produção do produto final, mas também se prestam mais facilmente à fabricação própria de alto volume. A falta de chumbo facilita sua fabricação. Além disso, os enormes volumes em que são fabricados resultaram em significativas reduções de custos em sua produção.

Capacitores SMD de cerâmica multicamada

Os capacitores SMD de cerâmica multicamada formam a maioria dos capacitores SMD que são usados e fabricados. Eles normalmente estão contidos no mesmo tipo de embalagem usado para resistores.

DIMENSÕES DOS CAPACITORES SMD DE CERÂMICA MULTICAMADA
DESIGNAÇÃO DE TAMANHO	MEDIDAS (MM)	MEDIDAS (POLEGADAS)
1812	4,6 x 3,0	0,18 x 0,12
1206	3,0 x 1,5	0,12 x 0,06
0805	2,0 x 1,3	0,08 x 0,05
0603	1,5 x 0,8	0,06 x 0,03
0402	1,0 x 0,5	0,04 x 0,02
0201	0,6 x 0,3	0,02 x 0,01

Construção: O capacitor SMD de cerâmica multicamada consiste em um bloco retangular de dielétrico cerâmico no qual estão contidos vários eletrodos de metais preciosos intercalados. Essa estrutura multicamada dá origem ao nome e à abreviatura MLCC, ou seja, Multi-Layer Ceramic Capacitor.

Esta estrutura dá origem a uma alta capacitância por unidade de volume. Os eletrodos internos são conectados às duas terminações, seja por liga de prata-paládio (AgPd) na proporção 65 : 35, ou prata mergulhada com uma camada barreira de níquel folheado e finalmente coberta com uma camada de estanho folheado (NiSn).

Fabricação de capacitores de cerâmica: As matérias-primas para o dielétrico são finamente moídas e cuidadosamente misturadas. Em seguida, são aquecidos a temperaturas entre 1100 e 1300°C para atingir a composição química necessária. A massa resultante é retificada e materiais adicionais adicionados para fornecer as propriedades elétricas necessárias.

A próxima etapa do processo é misturar o material finamente moído com um solvente e um aditivo aglutinante. Isso permite que folhas finas sejam feitas por fundição ou laminação.

Para capacitores multicamadas, o material do eletrodo é impresso nas folhas e, após empilhamento e prensagem das folhas, co-queimado com o compacto cerâmico em temperaturas entre 1000 e 1400°C. Os eletrodos totalmente fechados de um capacitor cerâmico de capacitor multicamada, MLCC, também garantem um bom comportamento de teste de vida.

capacitores eletrolíticos SMD

Os capacitores eletrolíticos estão sendo usados cada vez mais em projetos SMD. Seus altíssimos níveis de capacitância combinados com seu baixo custo os tornam particularmente úteis em muitas áreas.

Freqüentemente, os capacitores eletrolíticos SMD são marcados com o valor e a tensão de trabalho. Existem dois métodos básicos usados.

Uma é incluir seu valor em microfarads, µF, e outra é usar um código. Usando o primeiro método, uma marcação de 33 6V indicaria um capacitor de 33 µF com uma tensão de trabalho de 6 volts.

Um sistema de código alternativo emprega uma letra seguida de três algarismos. A letra indica a tensão de trabalho definida na tabela abaixo e os três algarismos indicam a capacitância em pico-farads.

Como em muitos outros sistemas de marcação, os dois primeiros algarismos fornecem os algarismos significativos e o terceiro, o multiplicador. Neste caso, uma marcação de G106 indicaria uma tensão de trabalho de 4 volts e uma capacitância de 10 vezes 10^6 pico-farads. Isso resulta em 10µF.

CÓDIGOS DE CAPACITORES SMD ELETROLÍTICOS
CÓDIGO DA LETRA	TENSÃO
e	2.5
G	4
J	6.3
A	10
C	16
D	20
E	25
V	35
H	50

capacitores de tântalo SMD

Os capacitores SMD de tântalo são amplamente utilizados para fornecer níveis de capacitância superiores aos que podem ser alcançados ao usar capacitores de cerâmica. Como resultado da construção e requisitos diferentes para capacitores de tântalo SMD, existem alguns pacotes diferentes usados para eles. Estes estão em conformidade com as especificações da EIA.

Vista superior e inferior do capacitor de tântalo SMD — capacitores de tântalo SMD

DIMENSÕES DOS CAPACITORES SMD DE TÂNTALO
DESIGNAÇÃO DE TAMANHO	MEDIDAS (MM)	DESIGNAÇÃO EIA
Tamanho A	3,2 x 1,6 x 1,6	EIA 3216-18
Tamanho B	3,5 x 2,8 x 1,9	EIA 3528-21
Tamanho C	6,0 x 3,2 x 2,2	EIA 6032-28
Tamanho D	7,3 x 4,3 x 2,4	EIA 7343-31
Tamanho E	7,3 x 4,3 x 4,1	EIA 7343-43

Os capacitores de tântalo SMD foram por muitos anos o único tipo de capacitor SMD de alto valor disponível. Demorou alguns anos até que os capacitores eletrolíticos SMD fossem desenvolvidos, devido à exigência de que os capacitores SMD fossem capazes de suportar as altas temperaturas de soldagem e, como resultado, os tântalos foram amplamente utilizados. Atualmente, os capacitores eletrolíticos SMD são o principal tipo utilizado, embora os tântalos ainda sejam usados em grandes quantidades, pois seu desempenho tende a ser melhor em alguns aspectos.

Códigos de capacitores SMD

Comparativamente, poucos capacitores SMD têm seus valores marcados em seus gabinetes. Isso significa que deve-se ter muito cuidado ao manuseá-los para garantir que não sejam perdidos ou misturados. No entanto, alguns capacitores têm marcações. Os valores do capacitor são codificados. Isso significa que é necessário conhecer os códigos dos capacitores SMD. Estes são simples e fáceis de decodificar.

Um código de capacitor SMT de três dígitos é normalmente usado, pois geralmente há pouco espaço para mais nada. Em comum com outros códigos de marcação, os dois primeiros indicam os algarismos significativos e o terceiro é um multiplicador.

Vantagens e desvantagens dos capacitores SMD

Como em qualquer tecnologia, há vantagens e desvantagens no uso de uma determinada tecnologia e o mesmo vale para os capacitores SMD.

Vantagens dos capacitores SMT

Pequeno
Baixo custo
Colocação fácil usando máquinas pick and place modernas na fabricação
Alta performance

Desvantagens dos capacitores SMT

Tamanho pequeno pode significar que alguns são suscetíveis a ESD
O tamanho pequeno os torna difíceis de manusear manualmente
Podem ser danificados mais facilmente se forem levados para fora de seus limites de trabalho – muitas vezes menos margem do que com um dispositivo com chumbo maior

Os capacitores de montagem em superfície são usados aos bilhões em instalações que produzem equipamentos eletrônicos em massa. Seu tamanho e a capacidade de serem colocados em uma placa de circuito impresso permitem que sejam usados com facilidade. Como resultado, os capacitores de montagem em superfície são usados em praticamente todas as posições em equipamentos eletrônicos produzidos em massa.

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