Zuverlässigkeit der Lötqualität von gebecherten SMD-Folienkondensatoren
unter mechanischer und thermischer Belastung

Einführung

Wichtig für die Funktion von elektronischen Bauelementen ist nicht allein die elektrische Performance in der Schaltung oder das Einhalten von bestimmten elektrischen Parametern, sondern darüber hinaus auch die mechanische Stabilität bzw. Zuverlässigkeit auf der Leiterplatte. Speziell im Bereich der SMD-Technologie unterliegen die Bauelemente deutlich höheren mechanischen und thermischen Belastungen. Einfluß nehmen hier:

Bild 1: SMD-Folienkondensator

mit Becherumhüllung

Erhöhter Stressfaktor für SMD-Bauelemente

Konventionell bedrahtete Kondensatoren unterliegen deutlich geringeren Belastungen. Sind die Kriterien Verpackung, Transport und Lagerung noch als gleichwertig anzusehen, unterscheiden sich die einwirkenden Stressfaktoren bei Verarbeitung und Anwendung jedoch erheblich.

Bedrahtete Bauelemente können bei der Bestückung über die Anschlußdrähte gegriffen und geführt werden. Mechanische Belastungen, ausgenommen eventueller geringfügiger Zugkräfte an den Drähten, treten am eigentlich aktiven Teil des Kondensators nicht auf.

Im Gegensatz dazu werden SMD-Komponenten beim Bestückunsprozeß in der Regel vom Bestückungskopf mittels Vakuum am Bauelementekörper angesaugt und auf das entsprechende Lötpad der Leiterplatte gesetzt. Die dabei entstehenden mechanischen Krafteinwirkungen belasten das Bauelement unmittelbar. Das Bauteilgehäuse, oder bei nichtumhüllten Ausführungen der Bauelementekörper, muß die entsprechenden Kräfte aufnehmen.

Während bei konventionell bedrahteten Ausführungen der Draht die Funktion hat, den Kontakt zur Leiterplatte/Lötstelle bzw. zur Schaltung herzustellen sowie das Bauelement zu fixieren und zu tragen, werden SMD-Versionen direkt über Endkontakte auf die entsprechenden Lötpads der Platine gelötet. Darüber hinaus werden durch die abfedernde Wirkung des Drahtes mechanische Kräfte aufgenommen, die somit nicht zum aktiven Teil des Kondensators vordringen können. Die Lötstelle sowie das Bauelement bleiben weitgehend mechanisch unbelastet.

Bei SMD-Ausführungen hingegen, wirken äußere mechanische Kräfte, wie beispielsweise Vibrationen, Stöße, Verwindungen der Leiterplatte aber auch thermomechanische Einflüsse, wie unterschiedliche Ausdehnungskoeffiziente von Bauelement und Platine, unmittelbar auf das Kondensatorelement oder die Lötstelle ein.

Außerdem ist der um ein Vielfaches höhere Temperaturstress hervorzuheben, der durch die ganzheitliche Aufheizung der Leiterplatte mit den sich darauf befindenden Bauelementen beim SMD-Lötprozeß entsteht.

Somit ist die thermische und mechanische Belastbarkeit sowie die Art der Kontaktausführung, zusätzlich zu den elektrischen Eigenschaften, ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung von SMD-Kondensatoren.