Praxistipp Elektronik: SMDs, unbedrahtete Bauteile Präsentiert von ELEKTOR, dem Magazin für Elektronik und Computertechnik Viele elektronische Bauteile sind nur in SMD-Ausführung zu bekommen. Der Umgang mit SMDs ist mit dem geeigneten Werkzeug nicht so kompliziert, wie man glauben mag. Wie aber löten? Ist dafür eine spezielle SMD-Lötstation erforderlich? Nein, es geht auch mit einem normalen 30...60-W-Lötkolben, wenn die feinste Lötspitze aufgesteckt ist. Es erfordert zwar ein wenig Übung und der eine oder andere Widerstand oder Kondensator muss dran glauben, aber die Verarbeitung ist gar nicht so schwer. SMD SMDs (surface mounted device, oberflächenmontierte Bauteile) werden nur noch auf der Oberfläche der Platine aufgebracht. Es sind keine Bohrungen in der Platine mehr notwendig, um die Bauteile aufzubringen. Wichtig ist, dass die Bauteile sehr viel kleiner sind. Der Flächen- und Raumbedarf für Bauteile wird sehr stark verkleinert. Dadurch wird es notwendig, sich ein wenig mehr Gedanken beim Entflechten der Leiterbahnen zu machen. Es kann beispielsweise nicht einfach so eine Leiterbahn unter einem Bauteil durchgeführt werden. SMD-Bauteile haben sehr viel günstigere HF-Eigenschaften. Dies liegt an den nicht vorhandenen oder nur stummelförmig ausgebildeten Anschlussbeinen. So haben Widerstände nur Anschlusskappen statt Drahtbeine. Darüber hinaus sind die HF-Eigenschaften besser reproduzierbar als bei bedrahteten Bauteilen, da ein bedrahtetes Bauteil beispielsweise mal mit mehr oder weniger Abstand zur Leiterplatte aufgebracht wird und dies schon die HF-Eigenschaften verändern kann. Wichtig ist aber für viele die Tatsache, dass SMD-Bauteile die Kosten reduzieren. Zum Beispiel sind vergleichbare Widerstände in SMD-Ausführung günstiger und verbrauchen weniger Platz auf der Leiterplatte. Dadurch können kleinere Leiterplatten erstellt werden und es entstehen kleinere Geräte. Chip-Widerstände/Kondensatoren Die am meisten verwendeten Bauelemente sind Widerstände und Keramikkondensatoren. Diese Bauteile gibt es in einer Chipbauform, die an jedem Ende eine Anschlusskappe besitzt, welche auf der Leiterplatte angelötet werden. Diese Gehäuseform sind mit 1206, 0805, 0603, 0402 oder 0201 bezeichnet. Diese vierstellige Zahlenkolonne gibt an, wie lang und wie breit das Bauteil ist. Die ersten beiden Stellen geben die Länge an, die letzten beiden die Breite. Die Maßeinheit aus dem amerikanischen Einheitensystem ist ein Zehntelzoll, entsprechend 2,54 mm. Ein Bauteil mit der Gehäuseform 0805 ist 8×2,54 = 2,032 mm lang und 5×2,54 = 1,27 mm breit. In Bild 1 sind maßstabsgerecht die Bauformen 1206, 0805 und 0603 abgebildet. Die Bauformen zeichnen sich durch eine einfache Handhabung aus, da sie ohne große Probleme mit einem normalen Lötkolben gelötet werden können. Bild 1. Die Bauformen 1206, 0805 und 0603 Chip-Elkos haben noch eine große Ähnlichkeit mit den bedrahteten Ausführungen. Sie bestehen aus einem Becherkondensator, der auf einer Kunststoffplatte montiert ist. Die Anschlussbeine sind von der Mitte aus unter der Grundplatte nach Außen an die Seiten geführt (Bild 2). Sie sind in einem einheitlichen Raster ausgeführt, beispielsweise 4,3×4,3 mm bei einem Becherdurchmesser von 4 mm und einer Bauhöhe von 5,5 mm. Eine gesonderte Bezeichnung für die Gehäusegröße gibt es nicht. Bild 2. Chip-Elkos Tantalkondensatoren Tantalkondensatoren gibt es in einer Typbezeichnung und einer genormten Bezeichnung, anhand derer sich die Größe des Bauteils direkt ablesen lässt. Die Maßeinheit in der Bezeichnung ist metrisch. Es gibt die Typen A bis D und die Bezeichnungen CT3216 bis CT7343. Die Bezeichnung CT3216 entspricht Typ A. CT bedeutet Chipkondensator Tantal, die ersten beiden Ziffern geben die Länge und die letzten beiden die Breite in Millimetern an. CT3216 (Bild 3) ist ein Chipkondensator Tantal mit einer Länge von 3,2 mm und einer Breite von 1,6 mm. Was in der Bezeichnung nicht enthalten ist, ist die Bauhöhe, welche ebenfalls bei diesen Typen variieren kann. Bild 3. Der Tantalkondensator CT3216 Dioden Dioden werden fast ausschließlich im so genannten Mini-Melf-Gehäuse (Bild 4) hergestellt. Dieses Gehäuse ist rund mit einem Durchmesser von 1,4 mm und hat eine Länge von 3,6 mm. Die runde Bauform ist für Dioden fertigungsbedingt. Da aber ein rundes Bauteil recht schlecht zum Löten fixiert werden kann, gibt es eine Melf-Bauform, die zwar ebenfalls aus der runden Diode besteht, aber in eine eckige Form hineingegossen wurde. Der Mittelteil zwischen den Anschlusskappen der Diode ist eckig. Bild 4. Diode im runden Mini-Melf-Gehäuse Transistoren Transistoren werden im so genannten SOT-23-Gehäuse ausgeliefert (Bild 5). Das SOT-23-Gehäuse ist ein einfaches Chipgehäuse mit drei Anschlussbeinen in der Größe 2,8 mm × 2,1 mm. Bild 5. Transistor im SOT-23-Gehäuse Integrierte Schaltkreise Es gibt eine solch ungeheure Vielzahl von Gehäusen integrierter Schaltkreise, dass in diesem Artikel nicht mal auch nur ein Bruchteil der Gehäuseformen angeschnitten werden können. Die wichtigsten Gehäusetypen für den Hobbyelektroniker sind die µMAX-Gehäuse von Maxim, QFP, SOP sowie TSSOP. Diese Gehäuseformen decken ein großes Spektrum ab. Es gibt sie für A/D-Wandler, für Logikbausteine und für Mikrocontroller. Das wichtigste für die Verarbeitung dieser Gehäuse ist die Breite und der Abstand der einzelnen Anschlussbeine. Alle Gehäuseformen liegen in einem bestimmten Raster. Dieses Raster dürfte Ihnen bekannt vorkommen, wenn Sie schon mit Platinenlayoutprogrammen gearbeitet haben. Das Hauptgrundraster zwischen den einzelnen Rasterpunkten beträgt 2,54 mm. Die Gehäuse selber liegen auf ganzzahligen Teilen dieses Rasters, also auf einem verkleinerten Raster von 1,27 mm, 0,635 mm oder 0,3175 mm Rasterpunkteabstand. Es gibt aber auch gerade in diesem Bereich spezielle Gehäuseformen wie beispielsweise das µMAX-Gehäuse, die ein spezielles Raster verwenden. Wichtig für die Verarbeitung ist nur, welches Werkzeug man besitzt, denn je kleiner der Abstand der Anschlussbeine, desto dünner muss die Lötkolbenspitze sein. Eventuell wird dann schon spezielles Werkzeug zum SMD-Löten notwendig. SMD-Werkzeug Das wichtigste Werkzeug für die Verarbeitung von SMD-Bauteilen ist die Pinzette. Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Pinzetten, von denen einige nur für spezielle Anwendungen nötig sind. Es liegt aber auch sehr an individuellen Vorlieben, welche Pinzette man bevorzugt. Der Autor zum Beispiel schwört auf seine um 45° abgewinkelte glatte Pinzette, da er so beim Bestücken die Hand auf der Platine bzw. dem Tisch abstützen und damit das Bauteil mit der Pinzette führen kann. Andere bevorzugen ein Aufsetzen der Bauteile von oben, um beim Löten mit dem Lötkolben von allen Seiten an das Bauteil zu kommen. Will man Mini-Melf-Gehäuse bestücken, ist unter Umständen eine spezielle Mini-Melf-Pinzette ratsam. Allerdings lohnt sich die Anschaffung einer solchen Pinzette nur, wenn man sehr viele Mini-Melf-Bauteile bestücken will. Bild 6. Ausrüstung zur Verarbeitung von SMD-Bauteilen Sehr wichtig ist die Qualität der Pinzette. Eine gute Pinzette kostet ohne Probleme 15...20 €. Wer die hochwertigsten Pinzetten aus Titan oder gar Keramik verwenden möchte, der legt locker das doppelte pro Pinzette an. Ähnlich teuer sind Vakuumpinzetten. Sehr wichtig ist auch eine Lupe mit mindestens 8-facher Vergrößerung, um die Lötstellen zu kontrollieren. Ein gut beleuchteter Arbeitsplatz für die Verarbeitung von SMD-Bauteilen und eine antistatische Unterlage mit einem Erdungsarmband sollten ebenfalls vorhanden sein. Für die Verarbeitung von SMD-Bauteile benötigt man Lötzinn mit einem höheren Silberanteil. Es gibt auch SMD-Lötpaste in kleinen Spritzen zu 5 ml. Lötpaste - etwas teurer als Lötzinn - lässt sich sehr einfach verarbeiten. Allerdings erfordert das Auftragen der Paste eine ruhige Hand und wegen Rückständen der Paste eine Reinigung der Platine nach dem Löten. Lötpaste eignet sich am besten für das Löten mit Heißluft, was aber ein spezielles Heißluftlötgerät notwendig macht, lässt sich aber teilweise auch mit einem normalen Lötkolben verarbeiten. Günstiger ist in jedem Fall das Löten nach der konventionellen Art mit Lötzinn. Für Bauteile mit vielen Anschlussbeinen in sehr geringem Abstand ist die Zugabe von extra SMD-Flussmittelgel erforderlich. Das Flussmittelgel wird dazu per Spritze vor dem Platzieren der Bauteile auf die Lötpads aufgebracht. Es verflüchtigt sich sehr schnell beim Löten und ist daher bei sorgfältiger Dosierung nahezu rückstandsfrei. Zum Säubern der Lötpads nach dem Entlöten und zum Entfernen von Lötbrücken zwischen zweien oder mehreren Anschlussbeinen sollte man immer Entlötlitze griffbereit halten. Bewährt hat sich Entlötlitze mit einer Breite von 1,0 mm, 1,5 mm und zum Reinigen der Lötpads 2,5 mm. Eine Entlötpumpe eignet sich nicht, da die Bauteile so klein sind, dass sie mit aufgesaugt werden würden. Quellenhinweis: Christian Tomanik, SMDs? Don't panic!, Elektor 12/2002. Den vollständigen Artikel können Sie als PDF-Dokument hier herunterladen. Mehr Informationen auf der Elektor-Website www.elektor.de Lernen Sie Elektor unverbindlich im Probeabo kennen - 3 Hefte für nur € 12,50 Das bekommen Sie bei Conrad Electonic Beratung 0180/531 21 17 Bestellung 0180/531 21 11 (12 Cent/Min.) Artikel: SMD-VACUUM-PIPETTE Bestellnummer: 189227 - LN