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Entscheidend für den Erfolg dieser Technik war, dass die Oberflächenmontagetechnik als ganzheitliches Konzept betrachtet und realisiert wurde. Abweichungen innerhalb gleicher Gehäusebezeichnungen, die sich durch die Anzahl und der Anordnung der Anschlüsse und der Form der Anschlüsse ergeben, werden durch an den Namen angehängte Zahlen gekennzeichnet. Nach dem Bestücken werden die SMD-Bauteile mit Wärme gelötet.

Während die Anschlussdrähte konventioneller Bauelemente durch Bestückungslöcher geführt werden und auf der Rückseite der Leiterplatte oder über Innenlagen verlötet werden müssen Durchkontaktierung , entfällt dies bei SMD-Bauelementen. Beim Land Grid Array LGA muss dagegen Lot auf der zu bestückenden Platine aufgebracht sein, weswegen LGA-Bauteile selten zum Verlöten verwendet werden. Für Handbestücker ergibt sich durch die SMD-Technik der Nachteil, dass sich manche SMD-Bauteile nur sehr schwer ohne Maschinen oder entsprechendes Know-how verlöten lassen.

SMD-Bauelemente haben in vielen Anwendungsfällen Bauelemente mit durchkontaktierten Anschlussdrähten abgelöst. Die Oberflächenmontagetechnik wurde in den er-Jahren von IBM entwickelt und fand ihre erste Anwendungen in den Computern der Saturn- und Apollo-Missionen. Bei Texas Instruments wurde von Jack S.

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Taschenrechner oder auch für konventionelle Geräte der Rundfunk- und Fernsehtechnik. Im Bereich der Halbleitertechnik, der aktiven Bauelemente werden hingegen die unterschiedlichen Bauformen durch den Oberbegriff Gehäuse zusammengefasst Chipgehäuse. IC-Gehäuse mit Lötanschlüssen an zwei Seiten des Gehäuses werden mit den folgenden Gehäusenamen gekennzeichnet:. In den er Jahren wurde die Digitaltechnik zur treibenden Kraft für die Lösungen von Konzepten für elektronische Schaltungen für völlig neue Geräte wie z.

Passive Bauelemente wie Widerstände , Kondensatoren , Quarze oder induktive Bauelemente wie Drosseln werden überwiegend in quaderförmigen Bauformen hergestellt. Die treibende Kraft waren die neuen Integrierten Schaltungen, die die gewünschte Volumenverkleinerung der Geräte brachten. Es waren die damals verfügbaren Bauelemente, wie Transistoren und Dioden , ICs, Kondensatoren und Widerstände, deren Anschlüsse für den Einsatz in der Oberflächen-Montagetechnik modifiziert waren oder durch lötbare Metallkappen ersetzt waren.

Die Fertigungsschritte werden in der Regel maschinell ausgeführt, bei Einzelstücken oder im Prototypenbau wird jedoch gelegentlich auf Maschinen verzichtet oder einzelne Schritte werden manuell ausgeführt. Die elektrischen Eigenschaften der Schaltungen werden speziell bei höheren Frequenzen positiv beeinflusst. Surface-mounted device SMD , deutsch: oberflächenmontiertes Bauelement ist ein englischsprachiger Fachbegriff aus der Elektronik. Bei entsprechend gestalteter Arretierung können LGA-Komponenten dann einfach ausgewechselt werden, was z.

Rechnet man diese zurück, käme man nur auf 3, mm. SMD-Lötflächen an den Seitenflächen des Bauteils wie z. In manchen Fällen wird auch ein Prüfschritt komplett weggelassen. Chip, eine quaderförmige Bauform, ist die typische Bauform für MLCC - und Tantal-Kondensatoren, Induktivitäten sowie nichtlineare und lineare Widerstände R-Chips. Die jeweilige Bauform kann sich dann auch noch in unterschiedlichen Abmessungen und der Art der Anschlussform unterscheiden.

Zwei oder mehr Seitenflächen dieser Bauform sind zur elektrischen Kontaktierung lötfähig ausgebildet. Dies führte zur Entwicklung der Grid-Array -Anschlusstechnik. Quaderförmigen Sonderbauformen für z. Oftmals sind einzelne Prüfungen bereits in den Produktionsschritt integriert. Hochintegrierte Halbleiterbauelemente wie Mikroprozessoren haben so viele elektrische Anschlüsse, dass sie nicht mehr um den Umfang des Gehäuses herum unterzubringen sind. Die hier gezeigten Varianten können auch miteinander gemischt werden, sodass bestimmte Prozesse manuell kontrolliert werden, andere mit automatischer optischer Inspektion.

Die für die Verarbeitung benötigten Maschinen und Verfahren werden als Oberflächenmontagetechnik bezeichnet. Durch die steigenden bits pro Byte bekamen diese ICs immer mehr Anschlüsse. Für die Oberseite einer Platine hat sich dafür das Reflow-Verfahren durchgesetzt. Aus der Idee, keramischen Scheibenkondensatoren übereinander zu stapeln, entstanden die keramischen Vielschichtkondensatoren MLCC-Chips.

Diese Halbleitergehäuse mit Lötanschlussflächen schachbrettartig unter dem Gehäuse werden mit den folgenden Gehäusenamen gekennzeichnet:.

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Passive Bauelemente und gegebenenfalls auch Dioden und Transistoren werden in folgenden Bauformen hergestellt, geliefert und verarbeitet:. Das CV-Produkt dieser Kondensatoren nahm bei gleichem Volumen etwa um den Faktor 10 zu, siehe Kondensator Elektrotechnik Weiterentwicklung. Nach jedem Schritt wird die Qualität des Produktes optisch geprüft, bevor es zum nächsten Schritt weitergereicht wird. Auch elektromechanische Bauelemente wie beispielsweise Steckverbinder sind in Oberflächen-montierbaren Bauformen entwickelt worden, so dass heutzutage fast alle der in der Liste elektrischer Bauelemente genannten Teile in den jeweiligen SMD-Versionen zur Verfügung stehen.

Deshalb werden diese Anschlüsse in Form von metallisierten Anschlussflächen schachbrett- oder gitterartig engl. Die Kondensatoren kamen u. Gleichzeitig wurden die ersten Bestückungsautomaten zur automatischen Bestückung bedrahteter Bauelemente entwickelt. IC-Gehäuse mit Lötanschlüssen an den vier Seiten des Gehäuses werden mit den folgenden Gehäusenamen gekennzeichnet:. Die aktive Zelle, das Die , das in einem Gehäuse eingebaut wird, ist die Begründung für die abweichende Bezeichnung.

Bei den passiven Bauelementen Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten, Quarze usw.

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Es umfasste die Standardisierung der Bauelemente über ihre gegurtete Anlieferweise bis hin zu ihren genormten Landeflächen und der Reflow-Lötfähigkeit bzw. Für die Bauformen von SMD-Bauelementen gibt es in der Industrie zwei unterschiedliche Oberbegriffe. Die von IBM entwickelte Oberflächenmontagetechnik bot hier die Möglichkeit, durch Fortfall der Bohrungen die Leitungsführungen zu verkürzen.

Die dazugehörige Technik ist die Oberflächenmontage englisch surface-mounting technology , SMT. Die Problematik war, dass der flüssige Elektrolyt einen Siedepunkt hat, der unter der Temperaturspitze der Reflow-Lötung liegt. Das Recycling von Bauelementen aus Altgeräten ist durch schwierige Entlötbarkeit und teilweise mehrdeutige Kennzeichnung bei SMT schwieriger. Eine manuelle Bestückung ist für Entwicklungsmuster möglich, jedoch bei hohen Packungsdichten nur mit Pipette statt Pinzette.

Jedes Transistor- oder IC-Gehäuse hat einen eigenen Namen , der sich aus den ersten Buchstaben der englischen Beschreibung ergibt. Darüber hinaus besitzen zahlreiche passive Bauelemente wie beispielsweise Potentiometer , Trimmer , Transformatoren , Übertrager , Quarze, Oszillatoren spezielle SMD-Bauformen, die sich aus der Geometrie und den Anschlüssen der Bauelemente herleiten. Es mussten für alle Fertigungsschritte neue Automaten entwickelt werden.

Die Verwendung klassischer Lochrasterkarten und Streifenrasterkarten ist für Versuchsaufbauten oder Prototypen nur eingeschränkt möglich. Diese Schritte sind:.

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Allerdings waren die Investitionskosten für diese neue Montagetechnik sehr hoch. Transistoren und auch integrierte Schaltungen entstanden zu Beginn der SMD-Technik aus dem bedrahteten Dual-In-Line-Gehäuse DIL -Gehäuse , einem Gehäuse, bei dem an den beiden Seitenflächen die Lötanschlüsse des Bauelementes herausgeführt sind. SMD-Bauteile werden nach der Herstellung in Gurten, Stangenmagazinen oder auf Blister-Trays transportiert und mit Automaten auf Leiterplatten bestückt.

Die anfänglich für die Raumfahrt benötigten Bauelemente kamen aus den USA von den seinerzeit führenden Herstellern wie IBM , Texas Instruments , Fairchild , Sprague u. Die Abmessungen sind dabei metrisch standardisiert worden, bei der Umrechnung in den Zoll-Code werden jedoch nur zwei Stellen benutzt, was zu entsprechenden Rundungsfehlern führt.

Solche Bauteile können nur mit Röntgen stichprobenartig geprüft werden. Im Bereich der Widerstände wurden zunächst die herkömmlichen runden Bauformen mit Lötfähigen Kappen versehen und als MELF-Bauformen , in der auch die Dioden angeboten wurden, entwickelt. Voraussetzung für eine hohe Qualität einer in der SMD-Technik hergestellten Schaltung ist eine einwandfreie Lötung der SMD-Bauteile.

Sie besitzen gegenüber jenen unter anderem folgende Vor- und Nachteile:. Erst durch Verstärkung der Materialien konnte der interne Gasdruck aufgefangen werden, der sich dann nach geraumer Zeit wieder zum Elektrolyten zurückbildet. Da die SMD-Bauteile auf eine Leiterplatte bestückt werden, nennt man diese Verarbeitung Bestückung , obwohl die Bestückung auch andere Arbeitsschritte umfasst als nur das Platzieren der Bauteile auf der Leiterkarte.

Jetzt genügte nicht mehr eine einfache Modifikation der Anschlüsse, jetzt musste auch die Geometrie der Halbleiter-Gehäuse angepasst werden.

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Dadurch werden sehr dichte Bestückungen und vor allem eine beidseitige Bestückung der Leiterplatte möglich. Das von IBM entwickelte Programmiersystem APT, welches der rechnerunterstützten Programmierung von NC-Maschinen diente, wurde in den er Jahren entwickelt [5] [6]. So verfügen moderne Pastendrucker über eine Optik zur Kontrolle des Druckes sowie der Sauberkeit der Schablone. Ungeeignet für die AOI sind QFN und ähnliche Bauteile, die beim Löten wegen gesägter und nicht behandelter Seitenflächen kein Lötknie ausbilden oder wegen flächiger Wärmeleitpads die optische Prüfung unmöglich machen.

Ball Grid Array -Lötungen können mittels spezieller Optiken kontrolliert werden. SMD-Transistorgehäuse mit Lötanschlüssen an zwei Seiten des Gehäuses werden mit den folgenden Gehäusenamen gekennzeichnet:. Der Bereich eines Elektronikwerkes der sich mit der Verarbeitung von SMDs befasst wird daher als SMT-Bereich oder SMT-Abteilung bezeichnet. Eine spezielle Herausforderung sind auch die elektromechanischen Bauteile wie Taster, Sockel, Stecker und Buchsen, deren Bauformen nicht in übliche Schemata passen.

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Beim gebräuchlichen Ball Grid Array BGA sind bereits Lotperlen auf den Kontaktflächen vorhanden, die während des Lötprozesses nur noch aufgeschmolzen werden. Hier befinden sich die Lötanschlüsse als kleine metallisierte Anschlussflächen unter dem Gehäuse der Schaltung. Mit fortschreitender Integrationsdichte insbesondere bei den Prozessoren mit ihren vielen Anschlüssen wurden weitere Wege in der Anschlusstechnik gesucht. Im Laufe der weiteren Jahre nahmen die entsprechenden Entwicklungen im Bereich der diskreten Halbleiter-Bauelemente stark zu, allerdings war es recht einfach, aus dem jeweiligen bedrahteten Gehäuse ein SMD-Gehäuse zu machen, siehe auch Chipgehäuse und Liste von Halbleitergehäusen Gehäuse für Oberflächenmontage SMD Eine Sonderstellung nahmen bei dieser Entwicklung die hochintegrierten ICs, insbesondere die Prozessoren ein.

Geeignete Laborkarten und Adapter sind jedoch im Handel erhältlich oder selbst herstellbar. Wegen der steigenden Betriebsfrequenzen der Mikroprozessoren stiegen ab den er Jahren aber die Anforderungen an die peripheren Kondensatoren an, ihre Impedanzeigenschaften mussten verbessert werden. Es konnten mit diesen Automaten Bestückungsgeschwindigkeiten von bis zu Die Entwicklung der Automaten für die Oberflächenmontagetechnik Ende der er Jahre war von den Herstellern von Anfang an in ein Gesamtkonzept mit hohen Qualitätsanforderungen eingebunden.

Die Bestückung ist teilweise sogar schneller als bei Handbestückung bedrahteter Bauteile, da die Bauteilvorbereitung jener Ablängen, Biegen, Fixieren entfällt. Anfang der er Jahre standen im Grundig -Werk 16, Nürnberg-Langwasser, Bestückungsautomaten, die für Die Anzahl der Schaltungsfunktionen, die auf einem Halbleiterkristall integriert wurden, stieg von Jahr zu Jahr an Mooresches Gesetz Mit der ansteigenden Integration stiegen die Betriebsfrequenzen der Schaltungen an und es galt, mit kürzeren Leitungsführungen die Leitungsimpedanz zu verringern.

Dadurch können die Geräte kleiner und zugleich wesentlich kostengünstiger hergestellt werden. Die Anschlussflächen der SMD-Bauteile auf den Platinen werden vor dem Bestücken mittels Schablonendruck lasergeschnittene Lotpastenmaske mit Lotpaste bedruckt. Der Platzbedarf der Bauelemente verringert sich. Bei Fairchild war es Robert Noyce , der spätere Mitbegründer von Intel. Aber auch hier waren die Gehäuse der bedrahteten ICs Pin Grid Array PGA und der SMD-ICs Land Grid Array LGA und Ball Grid Array BGA ähnlich, nur die Kontaktierungsform der Anschlüsse variierte.

SMD-Bauteile auf der Unterseite einer Leiterplatte werden aufgeklebt und im Wellen- oder Schwallbad gelötet. Quarze oder Oszillatoren können am Gehäuse auch noch zusätzliche Lötflächen, entweder für Verpolungsschutz oder zur besseren und vibrationsfesteren mechanischen Befestigung enthalten. Hatte der Intel 4 bit Prozessor noch 16 Anschlüsse, so hatte der erste 16 bit Mikroprozessor Intel bereits 40 Anschlüsse.

Sie können jedoch auch, im Gegensatz zu BGAs, auf einem dazu passenden Pin-Array betrieben werden. Mit Beginn der industriellen Fertigung von Geräten in der Oberflächenmontagetechnik in den er Jahren nahm der Druck zur Verkleinerung auch der übrigen Kondensatoren deutlich zu.

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