Was ist ein SMD Widerstand?
SMD ist eine Abkürzung aus dem englischsprachigen Raum für Bauteile, die nur über Lötflächen auf einer Platinenseite verlötet werden – Surfaced Mounted Device. Im Gegensatz zu Bauteilen mit Drahtanschlüssen, so genannten THT-Bauteilen für die Durchsteckmontage, werden SMD-Bauteile lediglich auf der Trägerplatine vorhandenen Lötflächen aufgesetzt und hier durch verschiedene Löttechniken mit diesen Lötflächen verbunden. Diese Monatgetechnik wird SMT (Surface Mounted Technology) genannt.
Die Bauteile werden dabei genau mit ihren Anschlüssen auf den vorgesehenen Lötflächen wie z. B. durch zuvor aufgetragene Klebe-/Lötpasten fixiert und dann die Anschlüsse duch Löten mit den Lötflächen verbunden. Diese Montagetechnik erlaubt schnelles automatisches Bestücken durch Automaten. Hier kann es gegenüber der eher für die manuelle Bestückung geeigneten THT-Bestückung nicht zu Fehlern durch Fehlplatzierungen (Umknicken, Abbrechen etc.) Wenden, Abschneiden der Anschlüsse usw. kommen.
Die SMT-Technik hat darüber hinaus weitere Vorteile wie:
- völlig plane Platinenrückseiten
- einfache doppelseitige Bestückung
- einfaches Prüfen der Bestückung
- bessere EMV-Eigenschaften durch bessere Masseflächen- und HF-günstige Bauteilplatzierungen
Und natürlich haben SMT-Baugruppen auch Kostenvorteile wie kleinere, kostengünstiger herzustellende Bauteile, Fortfall von Bohrungen bei einseitigen Platinen usw.
Praxistipp für die Arbeit mit SMD-Bauteilen
Arbeitet man oft mit SMD-Bauteilen, ist es anzuraten, ein komplettes SMD Widerstand Sortiment einer Widerstandsreihe wie z. B. E12 oder E24 vorzuhalten. In speziellen Mini-Behältern bzw. Containern aufbewahrt, bieten diese Sortimente durch Beschriftungen Übersicht. Denn: Bei sehr kleinen Baugrößen sind die SMD-Widerstände nicht mehr oder nur schwer lesebar beschriftet. Zudem ist das Beschriftungssystem hier in Ziffern und Buchstaben verschlüsselt wie z. B. mit 471 für 4,7 kΩ oder bei dreistelliger Beschriftung 473 für 4,7 kΩ.
Generell ist in der Praxis zu empfehlen, SMD-Widerstände vor dem Verlöten noch einmal auszumessen, um Vertauschungen vorzubeugen. Manchmal ist auch Vertauschen mit Dioden, Kondensatoren oder Induktivitäten im Chip- oder MELF-Gehäuse möglich. Daher ist eine Prüfung grundsätzlich sinnvoll.
SMD-Widerstand – Aufbau und Bauform
SMD-Widerstände werden in verschiedenen Bauformen gefertigt. Die verbreitetste Bauform ist der Chipwiderstand. Dieser wird je nach Belastbarkeit in unterschiedlichen Gehäusegrößen geliefert, deren Bezeichnung im international üblichen Imperial-Code leider für unseren metrischen Raum nicht direkt für die konkrete Größe herzuleiten ist.
So entspricht etwa die beliebte Größe 126 (Imperial-Code) der metrischen Größe 3216. Aus letzterer lassen sich direkt Gehäuselänge und Gehäusebreite ableiten: In diesem Fall: 3,2 mm x 1,6 mm. Entsprechend muss man beim Kauf darauf achten, in welcher Maßeinheit angeboten wird. Ein 63 im Imperialmaß (Zoll) hat 1,6 x ,8 mm (gerundet ,6 x ,3 Zoll), ein 63 im metrischen Maß aber ,6 x ,3 mm! Meist werden Bauteile allerdings ohnehin in Zoll-Maßen bzw. Zoll-Rastern angefertigt. Zudem sind auch Platinenlayouts nahezu immer Zollrastern unterworfen.
Wie bedrahtete Widerstände werden auch SMD-Widerstände in verschiedenen Technologien hergestellt, die u. a. Belastbarkeit und Genauigkeitsklasse kennzeichnen. Hauptsächlich finden wir die Chipwiderstände in der Ausführung als Dickschicht- und Dünnschichtwiderstände.
Bei Dickschichtwiderständen werden Widerstandspasten in mehreren Lagen auf einen Träger aufgetragen. Die Anzahl der Lagen entspricht der Höhe des Widerstandswertes. Bei dieser Art der Herstellung sind realitiv große Toleranzen normal. Ausnahmen sind Hochlastwiderstände. Diese sind ihrer Funktion entsprechend in geringer Toleranz gefertigt.
Geringere Toleranzen weisen die Dünnschichtwiderstände auf. Sie werden mit genau angepassten Chrom-Nickel-Folien hergestellt, die wiederum in mehreren Lagen aufgetragen werden. Auch hier bestimmt die Anzahl der Lagen den Widerstand. Die Folien sind genau bemessbar und so haben Dünnschichtwiderstände geringere Toleranzen.
Die zweite verbreitete Bauform neben dem Chipwiderstand ist die zylindrische Bauform mit beidseitigen Lötflächen. Diese Bauform heißt MELF (Metal Electrode Faces). Diese Bauform kommt bei Kohleschichtwiderständen und insbesondere bei sehr eng tolerierten Metallfilmwiderständen zum Einsatz.
SMD Widerstand – Montage und Verlöten
In der industriellen Platinenverarbeitung kommen vor allem Reflowlöten und IR-Löten zum Einsatz. Diese Möglichkeiten stehen dem Hobby-Elektroniker bzw. in der Reparaturpraxis eher selten zur Verfügung. Hier wird entweder mit geeigneten Lötspitzen (einfache oder so genannte Tweezer, pinzettenartige ausgeführte Doppellötspitzen) von Hand gelötet, das Heißluftlöten oder auch in selteneren Fällen das IR-Löten mit Infrarotwärme angewandt.
Je nach Aufgabe, Vorliebe und Werkzeugpark kann man entweder SMD-Lötpaste oder Lötzinn einsetzen. Wichtig ist ein schnelles Löten, um die feinen Bauteile und die meist sehr feinen Lötflächen/Leiterbahnen nicht zu beschädigen. Das gilt insbesondere beim Entlöten, da sich durch im industriellen Bestückungsprozess mit Kleber fixierte Bauteile mitunter schwer lösen. Hier ist zu empfehlen, eher mehrmals kurz als einmal zu lange Wärme auftragen, damit sich keine Lötbahnen lösen.
Lötpaste wird über einen Dispenser einzeln auf die Lötflächen der Platine aufgetragen, bevor das Bauteil exakt aufgesetzt und Bauteilanschlüsse bzw. Lötflächen erwärmt werden. Hier kommen vorzugsweise Heißluftgeräte oder IR-Lötgeräte zum Einsatz. Die Lötpaste schmilzt, fließt schließlich und legt sich durch Adhäsion und Papillareffekt exakt an die Anschlüsse und Lötstellen, wodurch Zwischenräume automatisch frei bleiben.
Alternativ zum Dispenser kann man auch SMD-Schablonen einsetzen. Diese kommen allerdings eher bei komplett zu bestückenden Platinen zum Einsatz und werden vom Platinenhersteller passend zugeliefert. Hier wird die Lötpaste mit einem Rakel durch die Löcher der SMD-Schablone aufgetragen.
Beim Verarbeiten mit Lötzinn und Lötkolben oder Heißluft empfiehlt es sich, die Lötstelle vorher zu verzinnen und dann bis auf eine dünne Schicht abzutragen wie z. B. durch Absaugen oder mit Entlötlitze. Danach setzt man das Bauteil auf seinen Montageplatz. Hier kann ein Benetzen der Bauteilunterseite oder der Montagefläche mit wenig Flussmittel helfen, dass das Bauteil sicher an seinem Platz liegen bleibt. In der Industrie werden hier spezielle Kleber verwendet, die schnell aushärten.
Nun wird im Fall des SMD-Widerstands und der Verarbeitung mit Lötkolben Lötzinn zunächst an einem Anschluss und nach einer Lagekontrolle der zweite Anschluss verlötet. Dabei sollte die Lötstelle eine seitliche Kehle bilden und das Lötzinn sowohl die gesamte Lötfläche des Widerstands als auch der Platine ausfüllen.
Unbedingt zu vermeiden ist der so genannte Grabstein-Effekt, bei dem der Widerstand nur an einer Seite plan angelötet ist, während er an der anderen Seite nach oben absteht. Würde man hier einfach die Lücke mit Lötzinn schließen, käme es im Betrieb später zu Ablösungen und unsicherem Kontakt. Plane Lage ist also ein Muss. Ebenso sollte das Bauteil immer genau auf den Lötflächen liegen und nicht beim Löten seitlich ausweichen (verschwimmen).
Bei der Verarbeitung mit Heißluft platziert man das Bauteil möglicherweise unter Zuhilfenahme von Flussmittel oder SMD-Kleber ebenfalls und erwärmt dann gezielt die Bauteilanschlüsse. Dies erfolgt solange, bis das noch auf den Lötflächen befindliche Lötzinn fließt und eine Verbindung zwischen Bauteilanschluss und Lötfläche bildet. Auch hier ist darauf zu achten, dass der Wärmeeintrag nur kurz erfolgt, um das Bauteil nicht zu beschädigen.
Bei der Verarbeitung von Lötpaste erkennt man das Fließen der Lötpaste gut daran, dass die Bauteilanschlüsse beginnen, in der Lötpaste zu versinken, bis sich homogene, umfließende Oberflächen bilden.
Hat man versehentlich ein Lötbrücke erzeugt, kann man diese entweder über eine feine Lötspitze und etwas Flussmittel oder mit einer Entlötlitze abtragen. Alternativ lässt sie sich auch mit Heißluft absaugen.
