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新型表面贴装电子元器件在技术进步、片式化率、品种规格、生产规模等方面都有长足的进步。本文介绍一些表面贴装电子元件方面的进展状况。
电阻器/电位器
近年来，片式电阻器向着大功率、高精度、小尺寸、网络化方向发展，目前其主流尺寸为1005，更小的0603(0.6mm×0.3mm)也已占到一定的份额。
圆柱形表面贴装电阻器的尺寸已缩小到φ1.0mm×1.6mm。
为了节省PCB面积，片式电阻阵列受到欢迎，在一个1.0m m×2.0m m的封装内并列四个1005片阻；在一个0.6mm×1.2mm的封装内并列四个0603片阻。
电位器已发展到2型，其尺寸为2.0mm×2.0mm高度1.5mm，重量仅为20mg。
电容器
叠层陶瓷片式电容器MLCC
MLCC发展特别迅速，在小尺寸、大容量、高耐压、高频等方面均取得许多进展。1005已成为主流尺寸，0603也已大批量生产。日本村田公司开发的GRP03系列，尺寸0.6×0.3×0.3(mm)，容量达10000pF，1005型的容量可达μF级。美国Vishay推出的Cer-F系列MLCC的高频特性可以与薄膜电容器相媲美，在高频段某些应用中可以替代薄膜电容器。
为了节省昂贵的金属钯，国外各主要生产厂家都已开始采用贱金属(Ni、Cu)作为内电极制作所谓的BME-Mlcc，已占到总量的90％以上，大大降低了成本，成为当今MLCC产业生存竞争的热点，
三端片式穿心电容器及阵列穿心电容器是很好的EMI对策元件，为了满足SMT的要求，近年来大量生产片式穿心电容器系列及阵列产品。在3.2×1.6×0.8(mm)封装内并列四个穿心电容器，其电容量从22pF至22000pF，抑制噪声范围从5MHz至2GHz。
片式钽电解电容器这种片式元件是当前比较紧俏的产品，促使其加快了发展速度。其外形尺寸已缩小到1.6×0.8(mm)，容量达到470μF，耐压50V。
片式铝电解电容器以高分子聚合物为电解质的铝电解电容器，性能优良，耐高压，耐高温，可承受波峰焊和再流焊，电容量大，等效串联电阻低。立式结构最小尺寸为φ2mm×3mm；卧式结构为7.3×4.3×1.5(mm)。
片式薄膜电容器这种电容器具有电容量大、阻抗低、寄生电感小、损耗低等诸多优点。但将它片式化并能满足SMT的要求，遇到了耐热冲击和缩小封装尺寸等难题。近年来，一些国外公司如松下、西门子采用PPS和PEN有机薄膜和精细封装工艺，做出了完全满足SMT要求的片式有机薄膜电容器系列，其尺寸为2.0×1.25(mm)时，电容量达0.01μF，耐焊接热260℃。
片式可调电容器最近村田公司推出的TZVY2系列，尺寸为2.5×3.2×1.25(mm)，电容调节范围2.5～45pF，设计独特，没有塑料只有陶瓷和金属，耐焊接热性能好。
电感器／磁珠
叠层型片式电感器MLCI
叠层型片式电感器的技术含量较高，直至二十世纪90年代才真正达到规模化生产并被广泛应用。目前全球年需求量约300亿只(包含片式磁珠)。美国AEM、日本TDK、村田、太阳诱电等公司居于世界领先水平。尤其是AEM公司的内连接专利技术，构思巧妙，工艺简便，良品率高，可靠性好，成本低，而且适于制造微小型产品，如1005和0603。
近年来电子产品在高频化、高速化、微薄型化的推动下，MLCI主要向缩小体积、提高GHz频段性能、扩大生产规模、降低成本的方向发展。目前1005将逐步替代1608成为主流尺寸。以低温共烧陶瓷为介质的MLCI在2GHz仍能保持良好特性，同时尺寸更小的0603也在市场出现，如深圳顺络公司的SDCL系列，尺寸为0.6×0.3×0.3(mm)，电感量为1～22 nH，频率达1800MHz时Q值仍高于30。
绕线型片式电感器近年来由于移动通信的频率提高到2GHz，以陶瓷为芯的绕线型片电感器在这样高的频率能够保持稳定的电感量和相当高的Q值，因而在高频回路中占据一席之地。
薄膜片式电感器为了在微波频段保持高Q、高精度、高稳定性和小体积的特性，TDK、MURATA(村田)公司利用薄膜技术在陶瓷基体上刻制导体线圈，从而做成薄膜片式电感器。如LQP03T系列，尺寸为0.6×0.3×0.3(mm)，电感量为1～15nH，精度为3％，在GHz范围保持相当高的Q值。
叠层型片式磁珠MLCB及磁珠阵列在结构和制造工艺上，它与MLCI几乎是完全相同的，只是使用的介质材料和布线有所不同。由于电磁干扰问题的日益突出，以及SMT的普遍应用，近几年MLCB的市场需求量大增，估计是MLCI的两倍以上。现在已开发出用于电源线部位的大电流MLCB，电流可达6A；用于抑制特殊强干扰点频噪声的尖峰型MLCB；为抑制GHz频率范围的高频MLCB。后者是有相当技术难度的，清华大学材料工程系在这方面取得了优异的成果。
为了满足有排线的电路要求，MLCB阵列发展很快，如AEM公司的MBA系列，在1.6×3.2×0.8(mm)的封装内并列四个1608型MLCB，大大减少了占据的PCB面积。
变压器／扼流圈
SMD磁性变压器在SMT的推动下，近年来已将用高性能功率铁氧体(如PC44)、高导磁率铁氧体(μ大于12000)制作的功率变压器、宽带变压器、网络变压器、脉冲变压器、DC／DC转换变压器等进行了片式化，推出了相应的各种SMD变压器，品种规格齐全，获得广泛应用。
叠层片式压电陶瓷变压器与传统的磁芯绕线电磁变压器相比，它具有功耗低、转换效率高、输入／输出间耐压高、漏电流小、不产生电磁干扰和不易受外来电磁干扰、尺寸小、易片式化、易与其它元器件集成等诸多优点，同时还可以完成电流变换、阻抗变换等功能，在结构上以Rosen型多层变压器较为成熟。
片式扼流圈
共模和差模扼流圈都是在信号线和电源线中抑制高频噪声的重要电子元件，现均已片式化，有绕线型和叠层型两类。前者是在磁芯上绕线的传统方式，后者是近几年开发的新产品，如TDK公司利用叠层共烧技术，将共模和差模扼流圈集成在一起，尺寸仅为2.5×2.5×2(mm)，在100MHz时阻抗达2000Ω。
片式敏感电子元件
片式陶瓷热敏电阻器在整个温敏器件领域中，功能陶瓷热敏电阻器应用最为广泛，估计占到40％以上的市场份额。在手持器件、笔记本电脑、PDA、数码相机、A／V等现代电子产品中，离不开石英晶体器件、液晶显示器件、二次电池等部件，而这些部件都需要进行温度补偿、温度检测或过热保护，以保证它们能够稳定地正常工作。这就需要大量的片式NTC和PTC热敏电阻器。
片式NTC热敏电阻器主要有玻璃封装、单层结构、多层结构等几种类别。玻璃封装型出现较早，体积大。单层型难以同时达到高B值低阻值的要求，多层型是最近产业化的新型产品，可以把它看成是多个很薄的单层型热敏电阻器的并联，相对来说它的热容量小，热惯性小，因而热响应快。选用优良的热敏功能陶瓷，可以获得高B值低阻值的片式多层NTC热敏电阻器，尺寸规格为1608、1005、0603，B值为3450、3900、4100，电阻在100～150Ω之间片式PTC热敏电阻器是测温和过热保护的理想敏感电子元件，应用广泛。单片型PTC热敏电阻的阻值较高，多层型可以降低阻值，而且阻值比高，热响应快，保护电路相当简单，受到用户的欢迎。对于PTC热敏电阻来说，难点之一在于因过热而超过居里温度后，仍能在较宽的温区内保持高阻值。虽然多层片式热敏电阻器的结构和制造工艺与MLCC很相似，但技术难度大，直至近年才达到产业化水平。村田公司的PRG系列过流保护片式多层PTC热敏电阻器的尺寸为1.6×0.8×0.8 (mm)、温度为25℃时的电阻为33～470Ω。PRF系列温度检测片式多层PTC热敏电阻器的尺寸为1.6×0.8×0.8(mm)、温度25℃时的电阻为470Ω、测温精度为±5℃。
片式陶瓷压敏电阻器叠层型片式陶瓷压敏电阻器年增长率超过30％。它是多层结构，具有压敏电压低、通流量大、响应速度快、无方向性、体积小、可靠性高、适合于SMT等特点。
表面贴装型频率器件
叠层型片式LC滤波器前些年TDK、MURATA等公司利用叠层共烧技术将若干个L和C集成在一起，制出叠层型片式LC组合件，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、陷波器、延迟线等。近几年在技术上又有很大发展，尤其是LC滤波器在移动通信和EMI对策中得到广泛的应用。村田公司生产的LC滤波器品种很多，频率覆盖范围从几十MHz至2.5 GH，尺寸为5.7×5.0、4.5×3.2、3.2×2.5、2.0×1.25 (mm)。目前正向更小尺寸和更高频率(3GHz以上)开拓。为了适应电磁兼容的需求，TDK开发了多种EMI对策滤波器，并使之阵列化，如将8个T形LC滤波器集成在8×2×2(mm)的装封内。
表面贴装介质滤波器／谐振器这种产品早己开发使用，特别是在移动通信中广泛应用。近来又有新的发展，在一块微波陶瓷介质上，在适当部位做出通孔，介质块表面金属化并制作激发电极，这样就将这个陶瓷介质块分割成几个谐振器，相互耦合，构成一个介质滤波器。它没有外壳和耦合器，尺寸缩小很多，一个二阶介质滤波器的尺寸仅为5.8×8.2×3.0(mm)，而且利于向更高微波频段发展(10GHz以上)。
表面贴装SAW滤波器这种器件多用于移动通信中频滤波器，发展很快。SAW器件的叉指换能器的线距应为1／4波长，以前被认为这是SAW器件向高频开拓的障碍，1GHz将是频率上限。但由于近年来半导体微细加工技术的不断进步，这个上限已被突破。日本村田公司去年推出的SAWSG和SAFSG超小型SAW带通滤波器的尺寸仅为2.5×2.0×1.1(mm)，前者通带中心频率为895MHz，后者为1950MHz。已用于W-CDMA。
薄膜体声谐振器／滤波器薄膜体声谐振器FBAR是利用压电材料薄膜中激励的体声波(而不是表面声波)做成的谐振器。它具有频率高、体积小、效率高等优点，并且与半导体工艺兼容，容易与其它元器件集成。利用FBAR可以制作滤波器、振荡器、双工器等多种高性能频率器件。A g ilen t公司做出的FBAR滤波器比SAW滤波器体积缩小了20％。三星的手表式CDMA手机和Ai rPr i me的带PDA功能的CDMA手机中均采用了FBAR器件。
表面贴装石英晶体器件在移动通信市场的强烈推动下，石英晶体器件迅速向小型化表面贴装化发展。SMD温补晶体振荡器TCXO的主流尺寸已从9×7×2(mm)、体积0.13CM3过渡到7×5×1.7(mm)、体积0.06CM3，并已出现了5×3.2×1.5(mm)、体积0.02 CM3的新产品。SMD压控晶体振荡器VCXO的尺寸缩小到5×3×1(mm)。这些SMD器件用于手持机、PC、PDA、LAN卡、A／V等电子产品中。
表面贴装型微波器件随着移动通信向高频发展，特别是WDMA的来临，对一些微波器件提出了小型化和表面贴装的要求，出现了一些表面贴装型微波器件新产品。
叠层型片式蓝牙天线蓝牙技术是当前的热门领域，前景无限。村田公司最近推出了专门用于蓝牙高频模块的LDAG2型叠层片式天线，尺寸为9.5×2.0×2.0(mm)，在水平面3600方位内天线增益-3dBd，在垂直平面为-3～20dBd。
片式介质蓝牙天线这也是专门为蓝牙技术配套的片式天线，型号G2，尺寸为15×7×6(mm)，频率范围2400～2500MHz，电压驻波比小于2.0，天线增益在水平面内很高，在垂直面较差，目前村田公司达到100万只／月的产量规模。
CE040型表面贴装隔离器／环行器尺寸为4×4×2(mm)，频率范围为1920～1980MHz，插入损耗小于0.55dB，隔离大于14dB。
表面贴装双工器DFYM型尺寸为14×11×3(mm)，插损小于2.6dB，接收端隔离大于41dB，发射端隔离大于55dB。DFYK型频率为1800～2000MHz，尺寸为12.6×5.3×2.0(mm)，发射至天线的插损小于1.5dB，天线至接收的插损小于2.4dB，隔离大于50dB，用于W-CDMA。
LDH21型叠层片式延迟线尺寸为2.0×1.25×0.95(mm)，延时60～1200ns。LDB18型叠层片式平衡器 尺寸为1.6×0.8×0.7(mm)，频率范围为1.7～4.5 MHz，插损小于1.4dB ，振幅平衡度小于1dB。
水平强制热风对流焊设备
1． 引言
强制热风对流是SMT再流焊工艺的最佳选择，其具有一些与物理性质密切相关的红外及其他方法不同的特点，又因无铅焊料加速推广应用，使得强制热风对流焊接工艺更引起人们关注。比如，安装在PCB上的各种器件有不同的辐射率，使得红外加热技术在许多场合不能使用。众知，红外（IR）辐射能量是直接传播，当一个体积小，薄形的器件紧靠大尺寸，高的器件就会有荫影，产生不均匀辐射。然而现有的强制热风对流焊炉仍存在许多明显的加热温度不一致性。
2．现有强制热风对流炉性能的加热温度不一致性
加热温度的不一致性。强制热风对流炉与红外加热炉相比，具有一个明显的优点是减少印制板平面的加热温度差。即使是对流炉，炉道炉壁的自然冷却作用，炉道中央的温度要比周围的炉壁高。由此工艺工程师在设置再流工艺参数时，不得不考虑要有足够的热量再流印制板边沿安装的器件，导致接近中央部位温度敏感器件的损坏或过热。
对流再流焊炉通常采用一组加热器对印制板的顶面热风加热，另一组加热器对印制板的底面热风加热。印制板两面任何的温度差别都会给材料引入应力，造成弯曲变形或分层。
热风流量的不一致。常规再流焊炉炉道内，热风流与印制板相接触后继续向焊炉的炉壁方向移动。冷却的热风流被一个压力箱收集重新加热，又重复使用吹到印制板上。这样吹到印制板中央部位的热风流量明显低于PCB周边任何一点。因为印制板周边不仅接受到直接的热风流，而且被冷却热风流流向也经过PCB周边部位最终被压力箱收集。
对流焊炉炉道/热风流回流收集系统，热风流与印制板接触后继续流向焊炉的炉壁被冷却收集，重新加热返回到炉道内，这种现象导致多种不一致性：
a.在PCB面某一点接触的热风流量与另一纵向点是不
同的，使得焊膏有机溶剂挥发速率不同，造成焊剂组分的活性及脱水条件的差别。
b.PCB的周边暴露在高热风流量但低温度的环境中，这样进
一步扩大PCB中央高温热区与周边低温冷区的温度差别。
c.大多数再流焊炉采用一种称之为喷嘴系统传送热风流。然而在直对每个喷嘴口下面的部位与两喷嘴口之间的热风流量明显不同。
热风速度的差别。一则，强制热风速度的增加，加速了热量传送到PCB上贴片装器件的速度。另一则，过大的风速会造成器件移位或脱离原准确贴装位置。所以热风的速度一定要使得直对热风喷嘴口下面的器件不会造成移位（也就是讲，热量传送的有效区域不能直接受到喷嘴口的指向影响）。在PCB周边位置接受到较大的风速，因为此部位的热风流是由直接的热风流及从邻近位置传送的热风流两者的混合风流。在一个固定的PCB断面热风流量增大，则其热风速也必然增大。
压力的差别。由于热风流量与风速的差别，使得PCB安装面的压力不同。因速度问题的存在，在每个热风喷嘴的热风传送区的中央产生一个高压区。也就是离PCB中央最远的部位压力最大，而邻近部位则较低，这是由于在一个固定的PCB断面热风流量，及热风速大两者所致。
热风方向的差别在许多对流焊炉设计中，这是固有的缺陷。举例，使用两个相同的器件，其一放置在PCB安装面及焊炉纵向中央位置，另一个放置在PCB安装面的边沿位置。前贴装器件直接对准热风喷嘴，热风流的角度是与PCB安装面成正交的矢量，但安装在PCB边沿位置的器件，除了直接对准热风喷嘴的热风流外，还有一部分来自相邻方向的热风，最后得到的热风流矢量是小于直角的锐角。因为与其封装体接触的热风流方向不同，两个相同的器件组所得到热量速度是不同的。这种问题在球引脚器件底部与印制板间的支承空间，热风流的流向分布变得更为突出。例如BGA器件的再流焊工艺，在封装体的底部引脚与印制板间的热风流量少于印制板安装面的引脚器件。
总之，在业界无异议地认为强制热风对流是SMT再流焊接的最好选择。许多专家也赞成应对此项技术作出有价值的改进，包括提高焊炉内PCB安装面热风流温度，速度，流量，均匀性及一致性的系统能力。
3．水平热风对流焊炉
一种新的强制热风对流技术称之为水平热风对流焊炉，显示具有进一步减少或消除上面所述的种种差异的能力。减少或消除这些问题就有可能为工艺工程师们提供一些有效方法，扩大工艺窗口及改进焊接质量，对于无铅焊料的应用是有积极意义的。
水平对流焊炉，每个加热区的热风在封闭区范围内循环，减少温度及速度等参数差异。
水平对流焊炉的设计是根据由常规强制对流概念分离出来的两个原则设计的
a． 在每个加热区内的热风流严格在封闭区内循环，这种设计包括加热器，风扇板，惰性气体供气系统及排气装置等所有另部件。
b． 热风流在焊炉的PCB板顶面或底面环流形成一个环形热风流或环绕PCB的热风流，也就是热风流沿焊炉纵向的水平轴传送。
印刷板的顶面与底面从外朝中央接受热风流，补偿了中央热点与外部冷点的温度差。由于加热区的上部与下部的热风连续循环，温度的均匀性得到保证，PCB受的应力也极小。上下加热区相同比例的截面得到一致均匀的热风流量及压力。热风流与PCB板安装面平行方向传送热量，炉道内热风流向是一致的。（图3）热风流平行传送另一个优点是热风流能渗透到器件封装底部的支承空间，增强了BGA，J形引脚器件的可焊性。
常规对流焊炉与水平对流焊炉的比较，水平热风流流向与PCB安装面平行得到均匀加热。
水平对流焊炉另一个优点是焊炉的供气系统在减少惰性气体流量时，炉内气氛可得到低ppm氧分量。这因为惰性气体作用的空间仅仅是加热区的范围。相对之下，在常规对流焊炉设计中，加热区，上下热风回流收集系统，也必须充惰性气体清洗。水平对流焊炉系统不需要常规对流焊炉的热风回流收集系统及重新反馈输送装置，结构简单，更可靠，成本也低。
4．焊剂管理系统
传统对流焊炉需要一个焊剂管理装置，当焊剂在PCB表面被挥发后，系统内充满这些挥发物的蒸气，在温度较低的冷表面冷凝。现有的对流焊炉一般在系统有较冷部分如热泪盈眶风回流收集焊剂物。无法制止焊剂冷凝，系统内的焊剂滴液问题应建立严格的管理及清洗程序，需要使用焊剂管理系统与高价的冷凝器聚集焊剂蒸气，液化并将其输入接收装置内。
但水平对流焊炉系统，焊剂蒸气严格在加热区的范围内循环，蒸气不与冷却表面接触，不会产生冷凝物。这样减少了管理及清洗，整个系统的结构与操作成本降低。 | 