Warum sind SMT-Elektrolytkondensatoren so viel teurer als ihre Durchsteck-Pendants?

Durchgangslochkomponenten werden durch Handlöten mit einem Lötkolben oder durch Anwendung eines wave solderProzesses zusammengebaut. Oberflächenmontierte Komponenten müssen jedoch standhalten IR reflow soldering, wodurch Wärme auf die gesamte Komponente übertragen wird.

Das Datenblatt des Maxim MAX232 [ http://pdfserv.maximintegrated.com/en/ds/MAX220-MAX249.pdf]Absolute Maximum Ratings erzählt einen Teil der Geschichte:

• Leitungstemperatur (Löten, 10s ) ... +300°C [durchkontaktiertes Bauteil, handgelötete Bestückung]
• Löttemperatur ( Reflow )
  • 20 PDIP (P20M+1) ... +225°C [durchkontaktiertes Bauteil, aber IR-Reflow-Lötprozess]
  • Alle anderen blei(Pb)-freien Gehäuse ... +260 °C [Surface-Mount-Komponente, Gehäuse für höhere Temperaturen ausgelegt]
  • Alle anderen Blei(Pb)-haltigen Verpackungen ... +240°C

Dieselbe 20-polige Kunststoff-DIP-Durchgangslochkomponente toleriert eine höhere Temperatur, wenn sie 10 Sekunden lang von Hand gelötet wird, kann aber nur eine niedrigere Maximaltemperatur tolerieren, wenn der längere Reflow-Lötprozess verwendet wird.

Hier ist ein typisches Reflow-Lötprofil (Nichicon UUJ2A221MNQ1MS Land/Reflow Datenblatt [ http://www.nichicon.co.jp/english/products/pdfs/e-ch_ref.pdf] Tabelle 1):

Dies ist typisch für die meisten oberflächenmontierten Reflow-Prozesse. Es gibt Variationen in der Vorheizzeit, Vorheiztemperatur, Aufschmelzzeit und Spitzenaufschmelztemperatur. Aber das gibt die allgemeine Idee.

Beim Surface-Mount-Reflow-Prozess wird nicht nur für einige Sekunden Wärme auf die Anschlüsse des Bauteils aufgebracht: Die gesamte Baugruppe aus Bauteil und Leiterplatte wird mehrere Minuten lang gebacken, sodass alles durchwärmt. Diese Vorwärmung ist erforderlich, um jegliche Feuchtigkeit auszutreiben, die möglicherweise vom Epoxid absorbiert wurde – einige Arten von LEDs sind anfällig für diesen popcornFehler, bei dem eine Tasche mit eingeschlossener Feuchtigkeit plötzlich aufplatzt ( nur ein wenig explodiert ), wenn die Spitzentemperatur des Reflow erreicht wird angefahren wird. Durch langsames Vorheizen wird sichergestellt, dass die Teile vollständig trocken sind, bevor sie in den heißesten Teil des Reflow-Ofens gelangen.

Aber das verursacht ein weiteres Problem, weil viel mehr Materialien vor 260 °C schmelzen – also Materialien, die für einen Hersteller geeignet wären, um sie in einem Bauteil mit Durchgangsbohrung zu verwenden, sind möglicherweise nicht immer geeignet, den heißeren Reflow-Prozess für die Oberflächenmontage zu überstehen. Beachten Sie, dass die Reflow-Lötprofile von Nichicon eines für 250 °C Peak und ein weiteres für 245 °C Peak und ein weiteres für 240 °C Peak haben – nicht nur Nichicon, sondern viele andere Hersteller haben ähnliche Probleme mit der Peak-Reflow-Temperatur. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, in einem scheinbar einfachen Paket steckt manchmal viel mehr als nur ein paar Schweißverbindungen. Und oberflächenmontierte Teile müssen eine höhere Kerntemperatur länger überstehen.

Das Handlötverfahren hat eine höhere Spitzentemperatur, aber es wird sehr schnell und nur auf die Leitungen angewendet, und normalerweise einzeln. (Durch das Wellenlöten werden sie alle gleichzeitig erhitzt.) Der Metall-Leadframe wirkt wie ein Kühlkörper und leitet die Wärme vom Inneren des ICs weg, so dass unter normalen Bedingungen nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit von Hitzeschäden besteht. Und dies ist ein Verfahren, das es seit den 1960er Jahren gibt, es ist gut verstanden, wie man Komponenten herstellt, die Handlöten tolerieren, und es ist gut verstanden, wie man sie verwendet.