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Dec 25, 2023

Sie haben also Angst vor der Oberflächenmontage

Wenn Sie das Glück haben, auf ein Stück selbstgebauter Elektronik zu stoßen

Wenn Sie das Glück haben, auf ein selbstgebautes Elektronikgerät aus den 1950er Jahren zu stoßen, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Komponenten unter der Abdeckung auf Lötösen montiert sind, wobei jede Komponente über lange Leitungen und am Chassis montierte Fassungen für Röhren verfügt. Einfache Montage mit den gängigsten Lötkolben.

Wenn Sie ein Haus aus den 1960er oder frühen 1970er Jahren öffnen, finden Sie möglicherweise dieselben passiven Komponenten neben Germaniumtransistoren, die durch Löcher in einer merkwürdigen, weit auseinander liegenden Platine montiert sind, oder sogar eine selbstgebaute Leiterplatte mit klobigen, breiten Leiterbahnen.

In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren würde man einen vertrauteren Anblick vorfinden. Durchkontaktierte Dual-in-Line-ICs auf einer Platine mit 0,1-Zoll-Abstand, und selbstgemachte Leiterplatten tauchen auf einer Glasfaserplatine auf. Einfach zu bedienen, leicht zu löten. Vertraut. Sicher. Genau das, was Sie fast vierzig Jahre später auf Ihrem Steckbrett sehen werden, und immer noch das, was Sie von vielen Bausatzherstellern sehen werden.

Aber wir alle wissen, dass der Fortschritt in der Welt der elektronischen Komponenten nicht stillsteht. Die Geschichte oberflächenmontierter Komponenten reicht bis in die 1960er Jahre zurück und tauchte ab Ende der 1980er Jahre erstmals in Verbrauchergeräten auf. Mehr Komponenten pro Quadratzoll, kleinere, günstigere Geräte. Heutzutage sind sie allgegenwärtig und zunehmend werden diese neuen Komponenten nicht in Durchsteckversionen angeboten. Kein Problem, wenn Sie Ihre Experimente auf den 741 und den 555 beschränken, aber etwas, das Ihren Stil eher einengt, wenn Ihr Geschmack sich auf neuartige Sensoren für einen Mikrocontroller oder HF-Arbeiten erstreckt.

Diese Entwicklung hat vielfältige Reaktionen hervorgerufen. Viele Menschen haben das neuere Medium mit Freude angenommen und die Projektseiten von Hackaday.io sind daher voll von wirklich cleveren SMD-Projekten. Eine beträchtliche Zahl von Unternehmen hat jedoch den Umstieg auf SMD nicht geschafft, weil sie möglicherweise von der geringeren Größe der SMD-Komponenten, den möglicherweise erforderlichen Spezialwerkzeugen oder sogar den neuen Fähigkeiten, die sie erlernen müssten, abgeschreckt werden. Wenn Sie einen Bausatz mit SMD-Komponenten verkaufen, werden Sie diese Reaktionen von Leuten hören, denen der Bausatz gefällt, sie sich aber wünschen, dass er in der Durchsteckmontage erhältlich wäre, weshalb dieser Artikel für sie gedacht ist. Um die Arbeit mit SMDs zu entmystifizieren und zu zeigen, dass SMD-Arbeiten für fast jeden möglich sein sollten, der einen Lötkolben bedienen kann.

Es ist wahrscheinlich die erste Reaktion eines lebenslangen Durchlötgerätes. SMD-Teile sind in der Tat oft sehr klein, und selbst solche mit größeren Gehäusen können Anschlüsse haben, die so zahlreich und dünn erscheinen wie die Haare einer Katze, wenn man sie mit der Hasen-im-Scheinwerfer-Panik des Uneingeweihten betrachtet.

Es ist jedoch wichtig, einen Schritt zurückzutreten und zu verstehen, dass nicht alle SMDs gleich sind. Einige von ihnen sind winzig klein und können nur von Menschen mit göttlichen Kräften von Hand gelötet werden, aber viele Geräte sind in SMD-Gehäusen erhältlich, die groß genug für Normalsterbliche sind.

Machen Sie sich also keine Sorgen, wenn Sie eine Platine betrachten, die mit staubkorngroßen Bauteilen bedeckt ist. Nur sehr wenige Menschen könnten sich an eine Konstruktion dieser Art versuchen, Ihr Schreiber schon gar nicht. (Wir warten mit Vorfreude auf Kommentatoren, die behaupten, tausendpolige BGAs und 01005-Chipkomponenten routinemäßig von Hand zu löten. Solche Behauptungen sind jedoch ohne Beweise nutzlos.)

Konzentrieren Sie sich stattdessen auf die SMD-Gehäuse, die Sie verarbeiten können. SMD-Chipkomponentengehäuse werden mit einer Nummer bezeichnet, die sich auf ihre Größe bezieht. Verwirrenderweise gibt es sowohl metrische als auch imperiale Versionen des Schemas, aber das Format ist dasselbe: Länge gefolgt von Breite.

Betrachten Sie das Bild oben mit der Platine und dem Maßband. Es handelt sich um die Unterseite eines Raspberry Pi Modell B+ und wurde von einem Bestückungsroboter zusammengebaut. Die meisten Komponenten sind tatsächlich sehr klein, aber Sie werden L3 als schwarze Komponente unten links bemerken, die im Vergleich zu ihren Nachbarn riesig aussieht. Dieses Paket ist ein „1008“, 0,1 Zoll lang und 0,08 Zoll breit. Es ist immer noch winzig, aber stellen Sie sich vor, Sie nehmen es mit einer Pinzette unter einer Lupe auf. Nicht so schlimm, oder? Sie haben wahrscheinlich schon viele Dinge in diesem Größenbereich gehandhabt. Kommen Ihnen SMD-Teile jetzt so gruselig vor? Die größeren Komponenten – 0805, 1008 und 1206 – sind überraschenderweise für den Durchschnittshersteller erreichbar.

In einer kommerziellen Umgebung wird ein SMD-Gerät maschinell bestückt. Kleber oder Lötpaste werden in die entsprechenden Teile der Platine gedruckt, und ein Pick-and-Place-Roboter holt die Komponenten aus ihrer Klebebandverpackung und platziert sie automatisch in der richtigen Ausrichtung. Anschließend wird die Platine auf einmal gelötet, entweder in einem Reflow-Ofen oder mit einer Wellenlötmaschine.

Wenn Sie neu bei SMDs sind, ist es unwahrscheinlich, dass eines dieser Bausätze einfach auf Ihrer Werkbank herumliegt. Es gibt selbstgebaute Pick-and-Place-Maschinen und eine Vielzahl selbstgebauter Reflow-Öfen, aber man kann mit Sicherheit sagen, dass sie immer noch eine ziemlich fortschrittliche Sache sind.

Sie werden auch alle Arten kommerzieller Bausätze sehen, die sich an den Tisch-SMD-Konstrukteur richten. Heißluft-Lötstationen oder SMD-Bits für herkömmliche Lötkolben, die alle sehr nützlich sind, aber einen hohen Preis haben.

Die gute Nachricht ist, dass Sie keines dieser Spezialwerkzeuge benötigen, um Ihren Zeh in das SMD-Wasser zu tauchen. Mit ziemlicher Sicherheit haben Sie bereits alles, was Sie brauchen, und wenn nicht, fehlt Ihnen nur sehr wenig speziell für SMD-Arbeiten. Wenn Sie die folgenden Artikel haben, können Sie loslegen:

Eine gute Lichtquelle . Selbst die größeren SMDs sind immer noch ziemlich klein. Viel Licht sorgt dafür, dass Sie sie klar sehen können. Eine gute nach unten gerichtete Schreibtischlampe sollte ausreichen.Eine klare, kontrastreiche Oberfläche . Da SMDs schwer zu erkennen sein können, hilft es, wenn sie über einer hellweißen Oberfläche manipuliert werden. Ein frisches Blatt weißes Druckerpapier auf einem Schreibtisch ist ein geeigneter Arbeitsbereich.Gute freihändige Vergrößerung . Sofern Sie nicht das Glück haben, über ein hervorragendes Sehvermögen zu verfügen, benötigen Sie eine gute Lupe, um mit oberflächenmontierten Komponenten arbeiten zu können. Geeignet ist der Typ „Helfende Hände“ auf einem Ständer.Ein sehr kleiner Schlitzschraubendreher . Sie benötigen dies, um oberflächenmontierte Komponenten beim Löten festzuhalten.Ein hochwertiger Satz Präzisionspinzetten aus Metall . Sie benötigen diese zum Aufnehmen, Manipulieren und Umdrehen von oberflächenmontierten Geräten.Ein Lötkolben mit feiner Spitze . Wenn Sie über ein standardmäßiges Eisen mit feiner Spitze verfügen, das für die Verwendung mit herkömmlichen Durchgangslochkomponenten mit einem Rastermaß von 0,1 Zoll geeignet ist, sollten Sie gut gerüstet sein.

Allerdings gibt es ein spezielles Werkzeug, das Ihre Überlegung wert sein könnte. Das Halten eines SMD-Bauteils beim Löten kann manchmal wie eine Aufgabe erscheinen, die drei Hände erfordert, sodass ein oder zwei Werkzeuge hilfreich sein können. Glücklicherweise ist dies etwas, das Sie selbst bauen können. Schauen Sie sich zum Beispiel den SMD-Schnabel an, einen beschwerten Arm oder die dritte Hand Ihres Schreibers mit Federklemme.

Wenn man sich einen integrierten SMD-Schaltkreis ansieht, kann man sich leicht vorstellen, dass seine Pins einfach zu klein und zu nahe beieinander sind, man könnte sie unmöglich von Hand löten. Die Antwort ist, dass Sie das natürlich können, Sie müssen lediglich anders sehen, wie Sie sie löten.

Bei einem Durchgangsloch-IC löten Sie jeden Stift mit einem Rastermaß von 0,1 Zoll einzeln. Es ist so etwas wie eine Katastrophe, wenn es Ihnen gelingt, eine Lötbrücke zwischen zwei Pins zu platzieren und Sie um Ihre Entlötpumpe oder Ihr Entlötgeflecht rennen.

Bei einem oberflächenmontierten IC besteht im Vergleich dazu kaum eine Chance, dass Sie als Normalsterblicher jeden Pin einzeln löten könnten, also versuchen Sie es gar nicht erst. Stattdessen löten Sie eine ganze Reihe auf einmal mit einem Überschuss an Lot und entfernen die entstandene riesige Lötbrücke mit einem Entlötgeflecht, um eine sehr saubere und professionell aussehende Arbeit zu hinterlassen. Oberflächenspannung und viel Flussmittel sind Ihre Freunde, und es sind nur sehr wenige Lötkenntnisse erforderlich, die Sie als erfahrener Durchstecklöter nicht bereits haben.

Wenn Sie es auf die Platine drücken und bei Bedarf mit der Lupe deutlich sehen können, spielt es keine Rolle, um welches Bauteil es sich handelt, Sie können es löten. Probieren Sie es aus, Sie werden überrascht sein!

Wir hoffen, dass wir Sie als SMD-Zweifler davon überzeugt haben, dass Sie in der Lage sind, selbst mit SMDs zu arbeiten. Was als nächstes?

Beginnen Sie damit, sich über das Thema zu informieren. Ihre Lieblingssuchmaschine sollte liefern, Tutorials finden Sie unter anderem bei Sparkfun, Adafruit oder Instructables. Und suchen Sie nach Videos, YouTube bietet eine große Anzahl von SMD-Lötanleitungen.

Aber Übung ist durch nichts zu ersetzen. Finden Sie eine Schrottplatine, die mit oberflächenmontierbaren Komponenten angemessener Größe bestückt ist, und versuchen Sie, sie zu überarbeiten. Das Entlöten seiner Komponenten kann etwas schwierig sein, aber Sie sollten die Lötstellen problemlos nachbearbeiten können. Bestreichen Sie die Stifte eines integrierten Schaltkreises mit Flussmittel, lassen Sie einen Tropfen geschmolzenes Lot darüber laufen und entfernen Sie dann den Überschuss mit einem Entlötgeflecht. Das Tolle an einem Schrottbrett ist, dass es keine Rolle spielt, wenn es beschädigt wird. Sie können diese Techniken also nach Herzenslust üben, bis Sie mit Ihren neu erworbenen Fähigkeiten zufrieden sind.

Sie sind also bereit, weiterzumachen und Ihr erstes SMD-Projekt durchzuführen. Gut gemacht! Was Sie als nächstes tun, liegt bei Ihnen. Entwerfen Sie Ihre eigene Schaltung und lassen Sie eine Leiterplatte herstellen, kaufen Sie einen Bausatz oder finden Sie auf Hackaday.io ein SMD-Projekt, das Ihnen gefällt, mit herunterladbaren Leiterplattendateien und bestellen Sie Ihre eigene.

Was auch immer Sie tun, seien Sie froh, dass Sie Ihre SMD-Ängste überwunden haben, und nehmen Sie sich vor, in Zukunft als Erster in der Schlange zu stehen, um neue Technologien auszuprobieren!