SMD-Bauteil

Typische Baugrößen

Zum Vergleich: Ein Salzkorn ist etwa 0,3 mm groß.

Welche Bauteile gibt es als SMD?

Reparatur von SMD-Bauteilen

Defekte SMD-Bauteile werden unter dem Mikroskop mit einer feinen Lötspitze oder Heißluft entfernt und ersetzt. Die Schwierigkeit liegt weniger im Löten als im Finden des richtigen Bauteils. Dafür braucht es Schaltpläne, Messungen und Erfahrung. Diese Arbeit ist der Kern des Mikrolötens.

Woran man SMD-Bauteile erkennt

Auf einer Handy-Platine sehen die meisten SMD-Bauteile wie winzige, braune oder graue Rechtecke aus. Kondensatoren sind meist hellbraun, Widerstände schwarz mit weißer Oberseite. Größere Spulen sind grau oder schwarz und quaderförmig. Chips haben eine Beschriftung, die bei sehr kleinen Teilen nur unter dem Mikroskop lesbar ist.

Viele SMD-Bauteile tragen keine Beschriftung. Welcher Wert verbaut ist, verrät nur der Schaltplan oder die Boardview. Deshalb sind diese Unterlagen für eine Reparatur so wichtig.

Warum SMD Geräte kleiner und besser macht

Von THT zu SMD

Früher wurden elektronische Bauteile mit Drähten durch Löcher in der Platine gesteckt und auf der Rückseite verlötet. Diese Technik heißt THT, Durchsteckmontage. Sie ist robust und einfach von Hand zu verarbeiten, braucht aber viel Platz. Für ein Smartphone wäre sie völlig ungeeignet.

SMD steht für Surface Mounted Device, also oberflächenmontiertes Bauteil. Die Bauteile liegen direkt auf der Platine und werden auf kleine Kupferflächen, die Pads, gelötet. Es gibt keine Löcher mehr. Dadurch können beide Seiten der Platine bestückt werden, und die Bauteile selbst werden viel kleiner.

Die Umstellung auf SMD begann in den 1980er-Jahren und ist heute in fast allen Elektronikbereichen Standard. Nur große Bauteile wie Steckverbinder für hohe Belastung oder große Elektrolytkondensatoren werden teilweise noch durchgesteckt.

Wie SMD-Platinen hergestellt werden

1. Lotpaste drucken. Durch eine Schablone wird Lotpaste auf alle Pads aufgetragen.
2. Bestücken. Automaten setzen die Bauteile mit hoher Geschwindigkeit auf die Paste.
3. Reflow-Löten. Die Platine fährt durch einen Ofen, die Paste schmilzt und verbindet die Bauteile.
4. Prüfen. Kameras und Röntgengeräte kontrollieren die Lötstellen.

Bestückungsautomaten setzen pro Stunde zehntausende Bauteile. Die Präzision liegt im Bereich von Hundertstel Millimetern. Beim Reflow-Löten zieht die Oberflächenspannung des flüssigen Lots die Bauteile sogar von selbst in die richtige Position.

Für eine Reparatur bedeutet das: Was in der Fabrik eine Maschine millionenfach erledigt, muss in der Werkstatt von Hand unter dem Mikroskop nachgemacht werden. Das erfordert Übung, passende Werkzeuge und viel Geduld.

Gehäuseformen im Überblick

Die Baugrößen der einfachen Chip-Bauteile werden mit vier Ziffern angegeben, meist in Zoll. 0402 bedeutet 0,04 mal 0,02 Zoll, also etwa 1 mal 0,5 Millimeter. In aktuellen Smartphones sind 0201 und noch kleinere Größen üblich. Solche Bauteile sind mit bloßem Auge kaum noch zu erkennen.

Werkzeug für SMD-Reparaturen

Für Arbeiten an SMD-Bauteilen reicht ein normaler Lötkolben nicht aus. Die wichtigsten Werkzeuge sind ein Stereomikroskop, eine Heißluftstation und ein Lötkolben mit sehr feiner Spitze. Dazu kommen Flussmittel, Entlötlitze, Pinzetten und Isopropanol zum Reinigen.

Für größere Chips wie Prozessoren kommen Vorheizplatten zum Einsatz. Sie wärmen die gesamte Platine von unten an, damit die Heißluft von oben nicht so stark sein muss. So werden Verzug der Platine und Schäden an benachbarten Bauteilen vermieden.

Risiken bei SMD-Reparaturen

SMD-Reparaturen haben ihre Tücken. Benachbarte Bauteile können durch die Heißluft verrutschen oder sich lösen. Kunststoffteile wie Steckverbinder schmelzen, wenn sie nicht abgedeckt werden. Und Pads können sich von der Platine lösen, wenn ein Bauteil mit Gewalt entfernt wird.

Erfahrene Techniker schützen empfindliche Bereiche mit hitzebeständigem Klebeband, arbeiten mit kontrollierter Temperatur und genug Flussmittel. Abgerissene Pads lassen sich in vielen Fällen mit feinen Drähten, sogenannten Jumpern, überbrücken.

Warum SMD Reparaturen nicht unmöglich macht

Oft hört man, dass moderne Elektronik wegen der winzigen Bauteile nicht mehr reparierbar sei. Das stimmt so nicht. Mit dem richtigen Werkzeug lassen sich auch winzige SMD-Bauteile zuverlässig tauschen. Viele Defekte nach Stürzen oder Wasserschäden betreffen genau solche einzelnen Bauteile.

Statt das ganze Mainboard zu ersetzen, wird nur das defekte Bauteil gewechselt. Das ist günstiger, schont Ressourcen und erhält in vielen Fällen deine Daten. Denn beim Mainboard-Tausch geht der Speicher mit allen Daten meist verloren, beim Tausch einzelner Bauteile bleibt er erhalten.

Typische SMD-Defekte nach Stürzen und Wasser

Bei Stürzen sind vor allem große und schwere SMD-Bauteile gefährdet. Spulen und Kondensatoren können abreißen, weil die Lötstelle die Kraft nicht mehr halten kann. Bei Chips im BGA-Gehäuse können einzelne Lotkugeln brechen, was zu sporadischen Fehlern führt, etwa einem Gerät, das ab und zu neu startet.

Nach einem Wasserschaden ist Korrosion das Hauptproblem. Sie entsteht dort, wo Spannung und Feuchtigkeit aufeinandertreffen. Bei SMD-Bauteilen sind die Abstände zwischen den Anschlüssen so klein, dass schon wenig Korrosion einen Kurzschluss verursachen kann. Gleichzeitig können die Anschlüsse so stark angegriffen werden, dass der Kontakt abbricht.

Oft sind nur wenige Bauteile betroffen, auch wenn das Gerät komplett tot wirkt. Nach gründlicher Reinigung im Ultraschallbad werden die beschädigten Bauteile gezielt ersetzt. So lässt sich eine überraschend hohe Zahl an Geräten wieder zum Leben erwecken.

Lot und Lötstellen

Seit 2006 dürfen in der EU für die meisten Elektronikprodukte nur noch bleifreie Lote verwendet werden. Bleifreies Lot schmilzt bei höheren Temperaturen und ist etwas spröder als das früher übliche Zinn-Blei-Lot. Das macht Lötstellen anfälliger für Risse durch Temperaturwechsel und mechanische Belastung.

In der Reparatur mischen Techniker beim Nacharbeiten häufig etwas bleihaltiges Lot unter. Das senkt den Schmelzpunkt und macht das Arbeiten einfacher. Bei Lötstellen, die nur kalt oder rissig geworden sind, reicht oft schon ein Nachlöten mit frischem Lot und Flussmittel, um den Kontakt wiederherzustellen.

Beschriftung und Identifikation

Viele SMD-Bauteile tragen keinen oder nur einen sehr kurzen Aufdruck. Bei Transistoren und Dioden ist das oft ein Code aus zwei oder drei Zeichen, der erst in einer Datenbank des Herstellers einem Bauteil zugeordnet werden kann. Kondensatoren tragen in der Regel gar keine Beschriftung.

Auf der Platine helfen die Bestückungsbezeichnungen weiter, sofern sie aufgedruckt sind. R steht für Widerstand, C für Kondensator, L für Spule, D für Diode, Q für Transistor und U für einen integrierten Schaltkreis. In Smartphones fehlt dieser Aufdruck meist aus Platzgründen. Dann sind Schaltpläne und Bestückungspläne des Geräts unverzichtbar.

Werkstätten arbeiten deshalb mit spezieller Software, die Schaltplan und Platinenlayout verknüpft. Klickt man ein Bauteil im Schaltplan an, wird seine Position auf der Platine angezeigt. Das spart bei der Fehlersuche viel Zeit.

SMD-Technik ist also kein Hindernis, sondern der Grund, warum moderne Geräte so kompakt und leistungsfähig sind. Für die Reparatur braucht es Erfahrung und gutes Werkzeug, aber kaum ein SMD-Bauteil ist grundsätzlich nicht tauschbar.

Wichtig ist am Ende immer eine gründliche Kontrolle unter dem Mikroskop. Dabei wird geprüft, ob alle Lötstellen sauber sind, keine Lotbrücken entstanden sind und benachbarte Bauteile unbeschädigt geblieben sind. Erst danach wird das Gerät wieder zusammengebaut und getestet.

Häufige Fragen