SMD - Surface Mounted Device
von Steffen Graf
ELO 2009
Im Zuge der Miniaturisierung der Elektronik wurden die klassischen,
bedrahteten Bauteile nach und nach durch eine kleinere Bauform
verdrängt. Dadurch, dass SMD Bauteile nicht nur kleiner, sondern auch
preiswerter sind, ist es möglich geworden, Schaltungen kleiner und
zugleich billiger herzustellen.
Seit etwa Mitte der 80er Jahre werden SMD-Schaltungen immer häufiger
eingesetzt. Vor allem Hochfrequenzschaltungen waren die ersten
SMD-Schaltungen. Durch die kleinen Gehäuseformen kann man kurze
Leiterbahnen verwenden und somit die Leitungsimpedanz besonders niedrig
halten.
SMD-Bauteile gibt es in den verschiedensten Bauformen. Insbesondere
ältere SMD Widerstände findet man im Mini Melf Gehäuse. Das
Melf-Gehäuse hat eine zylindrische Form, der Widerstandswert ist wie
bei THT Widerständen üblich mit Farbringen codiert. Das Melf-Gehäuse
wird inzwischen hauptsächlich für Siliziumdioden verwendet. Für
Widerstände und Keramikkondensatoren ist das Chip Gehäuse heutzutage
das Gängigste. Bei diesen Widerständen ist der Wert codiert
aufgedruckt. Das Errechnen des Wertes funktioniert ähnlich wie bei
Widerständen mit Farbcode:
3 stellige Codes: (Ziffer 1 * 10 + Ziffer 2) * 10 ^ Ziffer 3
4 stellige Codes: (Ziffer 1 * 100 + Ziffer 2 * 10 + Ziffer 3) * 10 ^ Ziffer 4
Beispiele:
Code 103 = (1 * 10 + 0) * 10^3 = 10.000 Ohm
Code 5602 = (5 * 100 + 6 * 10) * 10^2 = 56.000 Ohm
Bei Keramikkondensatoren ist dies leider nicht möglich, da nichts
aufgedruckt ist. Allerdings bei Tantalkondensatoren findet man
teilweise wieder eine solche Codierung. Entweder die Kapazität und
Spannung steht lesbar drauf, oder ist genauso codiert wie bei
Widerständen, aber mit der Einheit pF.
Beispiele:
107 = 1 * 10 * 10^7 = 100 000 000 pF = 100 µF
475 = (4 * 10 + 7) * 10^5 = 4 700 000 = 4,7 µF
Die Spannungsfestigkeit kann in Volt angegeben sein, oder mit einem Buchstaben, dabei gilt folgende Umrechnungstabelle:
Code Spannung (V)
G 4
J 6,3
A 10
C 16
D 20
E 25
V 35
T 50
Die Größe von Bauteilen wird in der Regel in Zoll angegeben.
Beispielsweise das Format 0603 hat eine Länge von 0,06 Zoll und eine
Breite von 0,03 Zoll, dies entspricht einer Länge von etwa 1,6 mm und
einer Breite von 0,5 mm. Im Vergleich dazu, ist ein herkömmliches
THT-Bauteil riesig. In modernen Geräten, vor allem PDAs und Handys,
werden noch viel kleinere Bauteile mit 0,4 mm Länge und 0,2 mm Breite
verwendet.
Noch viel mehr verschiedene Formate gibt es bei SMD-ICs. Jeder
Hersteller verwendet seine eignen Bezeichnungen für gleiche Gehäuse. Es
gibt einige Pinabstände die alle verwenden, wie 1,27 mm (z.B.: SOIC),
0,65 mm, 0,5 mm oder auch 0,4 mm. Aber nicht nur die Abstände
unterscheiden sich, auch die Maße des Gehäuses, die Breite der Pins,
der Anordnung der Pins/Pads/Balls und ob es überhaupt Pins gibt, oder
Pads (QFN), oder Balls (BGA). Ein paar typische Kürzel sind: TQFP,
PQFP, QFP, QFN, TQFN, BGA. Dabei steht T für Thin, Q für Quad, P für
Plastic, F für Flat, N für No-Lead, B für Ball G für Grid, A für
Array...
Viele Hobbybastler scheuen sich vor dem Löten von SMD Bauteilen. Um es
etwas einfacher zu machen, will ich hier ein paar Tipps zum löten von
SMD per Hand geben. Für alle Bauteile mit nur zwei Kontakten, oder im
SOT23 Gehäuse (3 Pins) ist es am einfachsten, ein Pad zu verzinnen und
das Bauteil mit einer Pinzette in den flüssigen Lötzinn zu schieben.
Dann kann man problemlos das andere Pad verlöten. Bei Bauteilen mit
mehreren Pins, wie z.B. ICs in SO, QFP, QFN usw. -Gehäusen, ist diese
Methode nicht mehr gut praktizierbar.
ICs mit Lötpins sollte man zuerst ausrichten, dann an einer Ecke
festlöten. Anschließend die Pins komplett verzinnen. Nachdem alle
Seiten verlötet sind sollte man dem IC eine kurze Abkühlpause gönnen.
Danach mit Entlötlitze die Pins wieder von überflüssigem Lötzinn
befreien. Keine Angst, die Verbindung zur Platine bleibt erhalten.
Einfacher geht es wenn man Flussmittel verwendet, dadurch kann man mit
wenig Lötzinn auch ICs mit 0,5 mm Pinabstand ohne Lötbrücken löten,
ohne den Entlötlitzentrick anzuwenden.
Schwieriger wird es wenn man QFN Gehäuse ohne Lötpins löten will. Man
verzinnt die Platine vorher mit einer dünnen Lötzinnschicht.
Anschließend das IC ausrichten, ein wenig Flussmittel dran und mit dem
Lötkolben auf der Leiterbahn bis ans IC ran gehen. Selbst ICs im BGA
Format können gelötet werden. Es ist erforderlich, das IC auszurichten
und anschließend die Platine samt IC auf einer Herdplatte zu erwärmen.
Das IC sollte sobald das Lötzinn geschmolzen ist schwimmen und sich so
perfekt ausrichten. Auch hier ist zu empfehlen, die Platine vorher zu
verzinnen und etwas Flussmittel aufzubringen.
Für die Verwendung von SMD sprechen sowohl die Kosten- und
Platzersparnis, als auch die besseren Hochfrequenzeigenschaften.
Allerdings sind SMD Schaltungen weniger Wartungsfreundlich, vor allem
kryptische Abkürzungen auf Bauteilen, dessen Bedeutung nicht oder nur
schwer zu erfahren ist erschweren das reparieren.
