Oberflächenmontagetechnik (SMT)

Dieser Artikel untersucht die Natur der Oberflächenmontagetechnik (SMT), ihre Vorteile und die Funktion von Oberflächenmontagegeräten (SMDs) oder SMT-Komponenten

Ein Blick auf jedes moderne kommerzielle elektronische Gerät zeigt, dass es aus einer Vielzahl winziger Komponenten besteht. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Komponenten mit Anschlussdrähten, die in Heimprojekten und Bausätzen verwendet werden, werden diese Komponenten direkt auf die Platine oberflächenmontiert und sind häufig sehr klein.

Surface Mount Technology (SMT) und SMT-Komponenten sind in modernen kommerziellen Geräten weit verbreitet. SMT bietet erhebliche Vorteile bei der Herstellung und ermöglicht die Integration von mehr Elektronik auf engstem Raum. Darüber hinaus erleichtert es die automatisierte Produktion und das Löten und erhöht so sowohl die Effizienz als auch die Zuverlässigkeit.

Was genau ist SMT?

In den 1970er und 1980er Jahren nahm die Automatisierung in der Herstellung elektronischer Geräte deutlich zu. Die Verwendung herkömmlicher Komponenten mit Anschlussdrähten brachte jedoch eine Reihe von Herausforderungen mit sich. Widerstände und Kondensatoren erforderten vorgeformte Anschlussdrähte, die durch Löcher passten, während integrierte Schaltkreise präzise ausgerichtete Anschlussdrähte benötigten, um korrekt eingesetzt zu werden.

Bei der Leiterplattentechnologie müssen die Anschlüsse der Bauteile nicht durch die Platine geführt werden; es genügt, die Bauteile direkt auf die Oberfläche zu löten. Dies führte zur Entwicklung der Surface Mount Technology (SMT), die aufgrund ihrer Vorteile schnell an Popularität gewann. Heute ist SMT die dominierende Technologie in der Elektronikfertigung und ermöglicht die Produktion von extrem kleinen Bauteilen, insbesondere Kondensatoren und Widerständen, in Milliardenstückzahlen.

SMT im Einsatz

Die Oberflächenmontagetechnik (SMT) hat sich bei der Herstellung elektronischer Leiterplatten durchgesetzt. Diese Komponenten sind kleiner, bieten oft eine höhere Leistung und können mit automatisierten Bestückungsautomaten montiert werden, wodurch die manuelle Montage häufig entfällt. Im Gegensatz dazu war die Platzierung bedrahteter Komponenten ein anspruchsvoller Prozess, da Drähte für bestimmte Bohrungen vorgeformt werden mussten, was während des Bestückungsprozesses oft zu Schwierigkeiten führte.

Während einige Steckverbinder und Komponenten noch immer manuell bestückt werden müssen, sind Leiterplatten in der Regel so konzipiert, dass diese Notwendigkeit durch die Anpassung an automatisch bestückbare Komponenten reduziert wird. Darüber hinaus haben Komponentenhersteller spezielle Oberflächenmontageversionen entwickelt, die eine nahezu vollständige Automatisierung der Bestückung der meisten Leiterplatten ermöglichen.

SMT-Anwendungen

Obwohl einige SMT-Komponenten (Surface Mount Technology) für den Einsatz in Heimprojekten geeignet sind, erfordern sie sorgfältige und präzise Löttechniken. Integrierte Schaltkreise mit großem Pin-Abstand können dennoch eine Herausforderung beim Löten darstellen, und für solche mit 50 oder mehr Pins sind oft spezielle Lötgeräte erforderlich. Diese Komponenten sind in erster Linie für die Massenproduktion konzipiert. Bei der Arbeit an bereits bestückten Platinen ist besondere Vorsicht geboten.

Der Einsatz von SMT-Bauteilen ermöglicht Herstellern erhebliche Kosteneinsparungen, weshalb sie in der Fertigungsindustrie weit verbreitet sind. Glücklicherweise sind herkömmliche, manuell lötbare Bauteile mit Anschlussdrähten noch immer leicht erhältlich und für Heimwerkerprojekte in der Regel praktischer. Dennoch können SMT-Bauteile im Wohnungsbau eingesetzt werden, wenn ihre Anschlussdrähte und Anschlüsse ausreichend dimensioniert sind, um mit herkömmlichen Werkzeugen gelötet zu werden.

Vorteile der Oberflächenmontagetechnologie im Design

• Die Hauptvorteile des Designs sind eine erhebliche Gewichts- und Platzersparnis sowie eine deutliche Verringerung des elektrischen Rauschens.

• Das Gewicht von SMT-Komponenten kann bis zu einem Zehntel des Gewichts ihrer Gegenstücke zur Durchsteckmontage betragen, was zu einer deutlichen Reduzierung des Gesamtgewichts der oberflächenmontierten Baugruppe (SMA) führt.

• Aufgrund ihrer kompakten Bauweise nehmen SMT-Komponenten auf einer Leiterplatte relativ wenig Platz ein, normalerweise zwischen der Hälfte und einem Drittel der Gesamtfläche.

• Die tatsächliche Platzersparnis auf einer Platine hängt vom Anteil der durchkontaktierten Komponenten ab, die durch oberflächenmontierte Teile ersetzt werden, da nicht jedes elektronische Teil in oberflächenmontierter Ausführung erhältlich ist.

Vorteile der Oberflächenmontagetechnik in der Fertigung

• Darüber hinaus ergeben sich erhebliche Vorteile im Herstellungsprozess.

• Zu den wesentlichen Vorteilen von SMT in der Fertigung zählen niedrigere Platinenkosten, geringere Materialhandhabungskosten und ein kontrollierterer Produktionsprozess.

• Mit SMT wird die Leiterbahnführung minimiert, die Platinengröße reduziert und die Anzahl der Bohrlöcher verringert.

• Wenn die Funktionalität der oberflächenmontierten Leiterplatte unverändert bleibt, kann der durch die Verwendung kleinerer SMT-Teile vergrößerte Abstand zwischen den Komponenten und die Reduzierung der Bohrlöcher auch zu einer Verringerung der Anzahl der erforderlichen Lagen auf der Leiterplatte führen. Folglich werden die Gesamtkosten der Leiterplatte reduziert.

Die Vorteile der Oberflächenmontage führen nicht zwangsläufig zu geringeren Kosten bei der SMT-Montage. Die Wirtschaftlichkeit von SMT hängt von der jeweiligen Anwendung und Implementierung ab.

Nachteile der Oberflächenmontagetechnologie

• Die Verwendung eines engen Anschlussabstands kann im Reparaturprozess eine erhebliche Herausforderung darstellen.

• Es kann nicht garantiert werden, dass Lötverbindungen den in Vergussanwendungen verwendeten Verbindungen standhalten, und sie können durch Temperaturwechsel beeinträchtigt werden.

• Komponenten, die erhebliche Wärme erzeugen oder hohe elektrische Lasten verarbeiten, sind für die Oberflächenmontagetechnik (SMT) ungeeignet, da bei erhöhten Temperaturen die Gefahr besteht, dass das Lot schmilzt.

• Das Lot kann anfällig für mechanische Belastungen sein, die seine Integrität beeinträchtigen könnten. Daher wird empfohlen, Komponenten, die direkt mit Benutzern interagieren, mithilfe von Durchsteckmontagetechniken zu montieren, um eine bessere physische Unterstützung zu gewährleisten.

Abschluss

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