2.1 电子设备用电子元器件

2.1.1 电子设备用电子元器件的基本概念

1.电子元器件的定义和分类

电子元器件是元件和器件的总称。通常，人们将其分成电子元件和电子器件两大类。

（1）电子元件

电子元件指在工厂生产加工时不改变分子成分的产品，如电阻器、电容器、电感器、连接器，插座，连接电缆，印制电路板（PCB）等。因为它本身不产生电子，对电压、电流无控制和变换作用，所以又称无源元件，如图2.1所示。

（2）电子器件

电子器件指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品，如晶体管、电子管、集成电路。因为它本身能产生电子，对电压、电流有控制、变换（放大、开关、整流、检波、振荡和调制等）作用，所以又称为有源器件。按分类标准，电子器件可分为12个大类，可归纳为真空电子器件和半导体器件两大块。其主要特点是：自身消耗电能；还需要外界电源。

2.按现代电子设备安装方式的元器件的分类

作为现代电子设备的重要部件的PCB，根据元器件在其上安装的两种不同的安装结构（插入安装和表面安装），小型化元器件大致分为插入安装型和表面安装型两大类，如图2.2所示。

（1）插入安装型元器件

① 定义：所谓插入安装型元器件的安装特征是，将元器件的引脚插入PCB的金属化孔（以下均简称PTH孔）中（见图2.3），然后通过焊接实现元器件和PCB间的固定和电气连接。因此，安装后的连接强度和可靠性完全取决于焊接的质量。

② 如何定义插入元器件的小型化：由于元器件和PCB的PTH孔及焊环是通过焊接而实现电气连接和机械固定的，而且在安装元器件引脚之前，往往还会简单地对元器件引脚稍做折弯，以确保安装后的强度，所以日本学者前田真一将引脚间距为1 mm设定为插入安装型元器件小型化的限界，把凡是引脚间距小于1 mm的插入安装型元器件均可定义为小型化插入安装型元器件，如图2.4所示。

（2）表面安装型片式元器件

定义：所谓表面安装型元器件的安装特征是，由于元器件是先贴装在PCB的表面层的相应焊盘上，然后再焊接而完成电气连接和机械固定的，基板的内层和另一个表面均可自由地配置互相连通的其他信号导线，因此对不同的元器件均可在同一表面上进行安装。与插入孔的元器件相比，引出脚间距可以做得更狭窄，从而更有利于片式元器件自身的小型化，如图2.2所示。

由于表面安装型元器件是固定在基板单表面的焊盘上的，因而与插入安装方式相比，其连接机械强度比较低，所以对电源连接器、要受力的部件及质量比较重的部件等，还是应釆用插入安装方式，或者釆用固定螺钉或补强的安装底座予以加强。

在基板的焊盘上或者孔中印制焊膏，安装好元器件后，再进行再流焊接。这对器件底面有很多针脚的BGA的焊接技术要求是很高的。所以，BGA等多针脚元器件的安装基板上的孔形位公差和器件底部支柱的形位公差必须一致。

2.1.2 元器件的小型轻量化对现代电子设备高密度安装的意义

1.现代电子设备体积结构的两极化发展

（1）小型轻量化

现代电子设备的小型轻量化的发展势头和进步，已由智能手机和数码相机等产品充分体现出来。然而，设备的小型化要受到操控系统尺寸的限制，完全失去了可操作性的过度小型化也是不可取的。本章节将重点讨论电子元器件的小型轻量化和电子设备小型化之间的关系。

（2）大型化

在众多用途的电子设备中也并不是全部都要求小型化的，例如，家庭用电视机和街道及广场上的数字广告屏等，它们都因人们追求大屏幕化而不断有大型化的要求。

2.元件及回路器件的小型化对电子设备的小型轻量化的意义

（1）元件及回路器件的小型化对电子设备小型化的意义

元件及回路器件的小型化是实现电子设备小型化的前提。然而，电子设备的小型化随其各自的用途和应用场合的不同而不同。例如，回路及其器件的小型化，可以空出更多的空间来增加设备的新功能，而且由于元件和回路及其器件变小，使所使用材料减少及其安装用的PCB也小了。由此带来了成本的降低、原材料的节约，而且在将来设备使用寿命终结而废弃时还可减少垃圾的处理量，这对环境保护是有利的，而回路及其器件的轻小化也是安装中的一大主题。

（2）元件及回路器件的轻量化对电子设备轻量化的意义

元件及回路器件的轻量化是影响电子设备重量的主要因素之一。通常对电子设备的轻量化要求是没有限界的，对便携式产品尤其如此。在此类用途的电子设备中，因其重量很轻，故在受到冲击负荷作用时，可降低发生故障的概率。

由于PCBA的小型轻量化对电子设备的小型轻量化的影响是很大的，因此，为了实现PCBA的小型轻量化，在对其所安装的元器件实现小型轻量化的同时，把元器件搭载在PCB的二表面上，并缩小它们的安装间隔以达到PCB基板的小型化；釆用小型化表面安装的片式元器件及尽量采用集成度高的IC以减少元器件数量……这些均是实现超小型化的行之有效的措施，如图2.5所示。