Der Umstieg auf kleinere Gehäuseformate geht im Allgemeinen mit einer Reduktion von Isolationsabstand und/oder thermischer Kapazität einher. Im Laufe der letzten Wochen kam eine Gruppe neuer Bauteile auf den Markt, die – zumindest auf den ersten Blick – die Gesetze der Physik “verletzen” und so weitergehende Miniaturisierung erlauben.
(Bearbeitet am 16.5 - danke an r2d3 für die Meldung zum Rechtschreibfehler! - th)
Worum geht es hier?
Dass die Nutzung kleinerer SMD-Gehäuseformate nicht automatisch zu einer kleineren Platine führt, ist seit den Anfangszeiten der Oberflächenmontage in der Literatur belegt. Trotzdem gibt es – unabstreitbar – einen Trend zu immer kleineren, leichteren und kompakteren Gehäusen.
Insbesondere die Reduktion des Gewichts der Platine ist dabei universell hilfreich: desto leichter ein Bauteil, desto mehr Vibration hält es aus. Hier eine Liste einiger Neuerungen, die das eine Mikrogramm und/oder den einen Quadratmillimeter einsparen helfen.
ROHM: PMDE-Diodengehäuse ist kleiner als SOD-123-, bietet trotzdem bessere Kenndaten
Mit der hauseigenen Entwicklung PMDE – ROHM löst das Akronym nicht auf – steht nun eine Reihe neuer Dioden am Start. Sie orientiert sich vom Footprint bzw. Der Leiterbahnführung am SOD-323-Gehäuse, dank optimiertem Aufbau des Gehäuses erreicht man aber mit dem SOD-123FL erreichbare Wärmeabfuhr- und sonstige Werte.
(Bildquelle: ROHM)
ROHM ergänzt das – an sich schon vorhandene – Portfolio nun um ein gutes Dutzend Dioden, die die Bereiche Schottkydiode, Fast Recovery-Diode und TVS abdeckt.
(Bildquelle: ROHM)
Nexperia: Side-Wettable Flank-Gehäuse statt SOT23
Nexperia bietet sein diskretes Halbleiterportfolio immer häufiger unter Nutzung von Side Wettable Flank-Gehäusen an – die wie in der Abbildung gezeigt aufgebauten Gehäuse eliminieren die Pins, was Platz auf der Platine und Gewicht spart.
(Bildquelle: Nexperia)
In der unter https://assets.nexperia.com/documents/application-note/AN90023.pdf bereitstehenden Application Note beschreibt Nexperia - nach Ansicht des Autors ist dies glaubhaft – eine wesentliche Verkürzung der Bonddrähte, was zu geringerer parasitärer Induktivität und besserer thermischer Leitfähigkeit führt:
Ob der auf der Seite “leicht” exponierten Pads ermöglichen die Gehäuse außerdem – korrektes Design der Footprints vorausgesetzt – rein optische Bewertung der Qualität der Lötstellen.
Texas Instruments: immer kleinere Halbleiterrelais mit bis zu 5KV Isolationsfähigkeit
800V-Batteriesysteme sind insbesondere aus dem Automotivebereich nicht mehr wegzudenken. TI forciert in diesem Bereich seit längerer Zeit die hauseigene Halbleiter-Relaistechnologie, die – anders als Optokoppler – ohne LEDs auskommt und somit bessere Langzeit-Lebensdauer bietet.
Neu sind hier zwei Bauteile, die als Ersatz für klassische Relais vorgesehen sind:
Neben höherer Robustheit verspricht TI Platzersparnisse gegenüber elektromechanischen Komponenten – ein nach Ansicht des Autors unfairer Vergleich, der die hauseigenen Komponenten massiv gegenüber anderen Produkten bevorzugt:
SiC-Halbleiter bieten diverse Vorteile – leider standen sie bisher meist nur in D2PAK-Gehäusen zur Verfügung, die in mancherlei Hinsicht suboptimale Eigenschaften aufweisen. Mit dem NTBL045N065SC1 schickt OnSemi nun ein Bauteil in einem kompakteren Gehäuse ins Rennen.
(Bildquelle: onsemi)
Über das neue Gehäuse berichtet OnSemi folgende Leistungsdaten:
Harwin: Mezzanine-Steckverbinder mit 0,5-mm-Raster und 0.5A pro Kontakt
Mezzaninsteckverbinder erlauben seit jeher das “Übereinander-Montieren” von Platinen – insbesondere im Zusammenspiel mit einigen Schrauben und Spacern entstehen so sehr robuste Konstruktionen, die trotzdem platzsparend sind.
In der Archer-Serie gibt es nun Zuwachs, den das hungaro-britische Unternehmen folgendermaßen beschreibt:
Tam H. schrieb:> Interessant ist, dass die Bauteile für die Verarbeitung per> Pick&Place-Maschine optimiert sind:
Naja Board-to-Board Verbinder gab es eigentlich schon immer für Pick and
Place Maschinen, entweder mit einer darauf gesteckten Kunststoff-Kappe
(siehe Anhang) oder einem Klebestreifen mit Abziehlasche, aus Polyimid.
Irgendwie müssen die Bauteile per Vakuum-Saugnapf aus dem Gurt gezogen
werden können, gleiches betrifft auch Mini-USB-Buchsen oder
SMD-bestückbare Spacer/Abstandshalter.
Interessant wäre jetzt WIE Harwin das jetzt umgesetzt hat.
Ähm ja noch kleiner und immer noch kleiner....
Vielleicht ticke ich anders vielleicht altmodisch aber ich denke wir
sollten damit aufhören. Oder kleine teile zumindest wirklich nur dort
einsetzen wo sie nötig sind. Im Handy oder im Herzschrittmacher gerne
aber warum muss in einer Waschmaschine 0402 verbaut werden? Das
verhindert nur das Geräte repariert werden können. Außerdem heißt es
doch immer "Chip" kreise. In meinen Augen ist die Herstellung von
kleinen Strukturen aufwändiger als von etwas größeren.
S. M. schrieb:> aber warum muss in einer Waschmaschine 0402 verbaut werden? Das> verhindert nur das Geräte repariert werden können.
Weil kleinere Gehäusegrößen der Standard werden, häufiger hergestellt
werden und und kleine Bauteile dadurch günstiger und besser beschaffbar
werden.
S. M. schrieb:> In meinen Augen ist die Herstellung von> kleinen Strukturen aufwändiger als von etwas größeren.
Aufwändiger vielleicht. Aber auch hier gilt: Je größer es aufgezogen
wird, desto günstiger wird es.
Die Industrie treibt halt die Miniaturisierung voran. Wenn es kein
Interesse daran gäbe, würden Hersteller es nicht tun.
Und Branchen, die eigentlich die Miniaturisierung nicht benötigen,
werden mitgehen müssen, weil kleinere Bauteile eben das Hauptgeschäft
der Hersteller sind und die Bauteile dadurch günstig und beschaffbar
sind.
Da muss dann halt auch mal der geneigte Waschmaschinen-Hobby-Reparierer
nachziehen und sich eine bessere Lupe kaufen.
S. M. schrieb:> In meinen Augen ist die Herstellung von> kleinen Strukturen aufwändiger als von etwas größeren.
Vielleicht sind die Prozesse aufwändiger, durch kleinere Strukturen wird
aber auch die Ausbeute deutlich größer, weil einerseits mehr Dies aus
einem Wafer hergestellt werden können und andererseits fehlerhafte
Stellen im Wafer deutlich weniger Fläche auf dem Wafer unbrauchbar
machen. Zudem können Bauteile schneller, stromsparender und günstiger
gebaut werden.
Kleiner Die muss ja nicht bedeuten, dass das Bauteil später auch
mikroskopische Abmessungen hat, das Package drum herum kann auch größer
sein, bei einem ATmega im DIL-Gehäuse und der gleichen Variante im QFN
Gehäuse steckt auch der gleiche Die drin.
0402 in der Waschmaschine interessiert den Hersteller nicht, er tauscht
im Fehlerfall sowieso die ganze Baugruppe, statt lange nach dem Fehler
zu suchen. Ein 0402 ist einfach deutlich günstiger als größere
Bauformen, hier wird um Cent-Bruchteile gefeilscht.
Außerdem handelt der Beitrag von der Besonderheit des noch kleineren
Packeges, es bedeutet nicht, das der Hersteller seine anderen Bauformen
komplett streicht.
Die Bilder suggerieren erst mal nur ein kleineres Package, nicht auch
ein kleineres Die. Ist aber vielleicht ja auch nur eine symbolische
Darstellung.
0402 bekommt man manuell noch einigermaßen gut gehandhabt, 0201 sieht
schon sehr schlecht aus und darunter ist Sense. - Es sei denn man hat
die entsprechnende Werkstattausrüstung.
Es sieht doch selbst im Profi-Bereich so aus, dass man die Baugruppen
nicht mehr reparieren kann, weil man die ICs mit verteilten Pins unter
dem Package nicht von den mit vielen Vias als Kühlung angebundenen Pads
herunterlöten kann. Da muss dann oft der Ofen her. Und das bedeutet,
dass man vorher Displays runterlöten muss. Das kostet dann beim
Lohnlöter schnell einen mittleren dreistelligen Euro-Betrag. Da muss die
Baugruppe schon sehr hochwertig sein, dass sich das lohnt.
Und noch kleiner heisst auch in Sachen Layout nicht noch besser und
billiger. Kleinere Leiterstrukuren, mehr Lagen, Blind und Burried Vias
treiben die Preise an der Stelle schnell nach oben.
Die verarbeitende Industrie schert sich nicht um die Sorgen der Bastler.
Was auch völlig richtig ist.
Thema Reparierbarkeit: repariert wird durch Baugruppentausch. Das mache
ich bei den vom Kunden gedingsten Geräten auch so. Warum sollte ich eine
Baugruppe, die in weniger als 10 min komplett hergestellt, programmiert
und getestet ist, aufwendig reparieren?
> Und das bedeutet, dass man vorher Displays runterlöten muss.
... und irgendwelche Weichplastikstecker und sonstiges
temperaturempfindliches THT-Zeug auch.
Bisher endeten alle meine Reparaturen, die ich wider besseres Wissen
ausgeführt habe (Ach ist ja nur der Treiberschaltkreis, dann läuft es
wieder!) mit der Erkenntnis, dass es verschwendete Zeit ist, obwohl ich
alle nur erdenkliche Reworktechnik besitze.
Die hier dargestellten Gehäuse sind ja für einigermaßen moderne
Bestückomaten aaußerdem keine große Herausforderung.
Man darf bei dem Ganze nicht vergessen, das Miniaturisierung auch etwas
weniger Ressourcen verbraucht.
Auch Bestückungsmaschienen für SMD können mit höherer Geschwindigkeit
arbeiten Ob jetzt der Saugkopf ein Bauteil mit 0,5gr oder mit 0,02gr
trägt, macht beim bestücken einiges aus, der Kopf kann sich schneller
bewegen und beschleunigen, ohne das die Fliehkraft das Bauteil wegreist.
Ich weiss noch gut damals in meiner Ausbildung, die THT
Bestückungsautomaten,
Danach über die Pinnfräse bevor es über die Lötwelle ging ...
Es kam auch vor das da mal Teile wieder raussprangen, bei SMD kenne ich
das eigentlich nicht (Ausnahme Bauteil beschädigt oder Gurt beschädigt,
da kann der Kopf mal eins verlieren) aber wenn sie mal auf dem PCB sind
passiert nix mehr.
Ganz zu schweigen von den Haufen abgesägten Pinns, das war damals
tonnenweise Kupferverschwendung, siht man heute immer seltener.
Ja bei Stecker Hochstrom oder Belastet, ist THT immer noch im Vorteil,
so ein Stecker reist man nicht so schnell vom Board, bei SMD gibt es das
leider immer mal wieder dass ein USB Stecker oder so abgeht, weil er nur
noch mit Lötpad gehalten wird da waren die etwas grösseren SMD die noch
2 oder 4 Haltelöcher hatten schon besser.
Ich selber mag die kleinen Teile sehr, sie brauchen weniger Lagerplatz,
und die Bestückungsmaschiene kann mit gut 50% mehr Speed arbeiten.
Ich glaube ich würde mir heute keine THT Strasse mehr antun wollen ;-)
Das einzige was ich an der Miniaturisierung echt nicht mag, sind BGA!
Weder als (Speziell die NVIDIA in Lenovos und Compaq usw.) Chip in
meinem Notebook, noch beim Bestücken!
Kontrolle Unmöglich ausfallrate von PCB's höher.
Und seit ROHS erst recht.
Da gibt es auch so kleine 6 Pinn BGA die ich ebenfals in der
Bestückungsstrasse nicht mag, man muss da extrem aufpassen, weil man
Fehler einfach nicht sieht, und auch Lötpaste kann Fremdkörper
enthalten, oder Abriebe vom Rakel, die man erst Nach dem Reflow Prozess
sieht, oder eben bei BGA halt nicht sieht.
Patrick L. schrieb:> Man darf bei dem Ganze nicht vergessen, das Miniaturisierung auch etwas> weniger Ressourcen verbraucht.
Dann kann man mit gutem Gewissen das defekte Gerät gleich in den
Restmüll werfen, weil ist ja eh nichts mehr dran zum Recyceln ;-)
S. M. schrieb:> n meinen Augen ist die Herstellung von> kleinen Strukturen aufwändiger als von etwas größeren.
Die oben gezeigten Gehäuse werden alle in Panels hergestellt, auf denen
sich viele Bauteile befinden. Durch die Verkleinerung passen mehr
Bauteile auf ein Panel, so dass die Fertigungseffizienz steigt.
Natürlich sind Investitionen notwendig, um die Toleranzen zu verringern,
auf lange Sicht sind kleinere Bauteile aber in der Herstellung
günstiger.
Bernd G. schrieb:> Thema Reparierbarkeit: repariert wird durch Baugruppentausch. Das mache> ich bei den vom Kunden gedingsten Geräten auch so.
Das mag für Dich und Deine Kunden ökonomisch sein.
> Warum sollte ich eine> Baugruppe, die in weniger als 10 min komplett hergestellt, programmiert> und getestet ist, aufwendig reparieren?
Mögliche Gründe es doch zu reparieren:
- Resourcenverschwendung vermeiden. Wenn die Ausfallursache ein 0402
Bauteil ist, warum ein komplettes PCB mit 980 weiteren Bauteilen
wegwerfen?
- Umweltgedanke. Denn irgendwo muß der E-Schrott ja hin (und per
Containerschiff nach Indien ist auf Dauer: Murks.
- Lieferzeiten. Wenn mal wieder Krise ist, kann es dauern bis Deine
"ersatz"-PCB kommt. Ergo: Reparieren sollte auf dem Radar bleiben. Denn
"in 10 min komplett hergestellt, programmiert und getestet"
heißt nicht das sie in 15 minuten bei Dir ist. Außer, Du hälst ein
(teures) Lager vor. Rechnet sich aber meist nicht.
Bauteilgöße: 0402 ist mit Equiment und 5x Lupe gut reparabel (ggfs.
Stereomikroskop). BTDT.
0201 ist schon anstrengender.
und noch kleiner: Tja, da wird es ab 60 mit den Augen ein Problem :-)
Es ist aber klar das die Industrie zu größeren Wafern 8= günstiger für
die Ausbeute) und kleinere Gehäuse (= weniger Material-Aufwand für das
Einhausungs-Plastik) geht.
Solange wir nicht "bare-die" reparieren müssen, ist's ja OK.
Generell gilt: Man(n) benötigt angepaßtes (Reparatur-) Equipment.
Wenn man sowas machen will.
Oder man tut sich zusammen und einer hat das Equipment.
Für ein normales PCB kauft man ja auch einen Feinlötkolben, und bleibt
nicht beharrlich beim Dachdecker-Löthammer.
Christian M. schrieb:> Dann kann man mit gutem Gewissen das defekte Gerät gleich in den> Restmüll werfen, weil ist ja eh nichts mehr dran zum Recyceln ;-)
Ich denke Du meisnt deine Beitrag satirisch-ironisch.
Wir werden uns auf Dauer das Wegwerfen nicht mehr erlauben können, weil
es schlichtweg zu teuer kommt (all-over costs)
> Denn> "in 10 min komplett hergestellt, programmiert und getestet"> heißt nicht das sie in 15 minuten bei Dir ist. Außer, Du hälst ein> (teures) Lager vor. Rechnet sich aber meist nicht.
Alles genannte passiert bei mir selbst. Das Lager für die SMD-bestückten
Baugruppen muss ich sowieso vorhalten, da ich selbige nicht für jeden
Kleckerauftrag einzeln herstelle, sondern in Losen zu Vielfachen von 20
Stück. Diese Teile werden dann auftragsbezogen mit THT komplettiert,
programmiert usw.
Ist ja auch egal. Ein Forum eben, in dem ständig mutwillig aneinander
vorbeigeredet wird.
Marc X. schrieb:> Tam H. schrieb:>> Interessant ist, dass die Bauteile für die Verarbeitung per>> Pick&Place-Maschine optimiert sind:>> Naja Board-to-Board Verbinder gab es eigentlich schon immer für Pick and> Place Maschinen, entweder mit einer darauf gesteckten Kunststoff-Kappe> (siehe Anhang) oder einem Klebestreifen mit Abziehlasche, aus Polyimid.> Irgendwie müssen die Bauteile per Vakuum-Saugnapf aus dem Gurt gezogen> werden können, gleiches betrifft auch Mini-USB-Buchsen oder> SMD-bestückbare Spacer/Abstandshalter.>> Interessant wäre jetzt WIE Harwin das jetzt umgesetzt hat.
Hallo,
sorry dass ich etwas langsam bin. Ich werde deine Frage an Harwin
weiterleiten!
lg
th
S. M. schrieb:> Ähm ja noch kleiner und immer noch kleiner....>> Vielleicht ticke ich anders vielleicht altmodisch aber ich denke wir> sollten damit aufhören. Oder kleine teile zumindest wirklich nur dort> einsetzen wo sie nötig sind. Im Handy oder im Herzschrittmacher gerne> aber warum muss in einer Waschmaschine 0402 verbaut werden? Das> verhindert nur das Geräte repariert werden können. Außerdem heißt es> doch immer "Chip" kreise. In meinen Augen ist die Herstellung von> kleinen Strukturen aufwändiger als von etwas größeren.
Hallo,
leider nein. Desto kleiner die Chips, desto weniger Material braucht
man.
Das war ja auch der Grund für die MLCC-Krise damals: Murata wollte
Material sparen, in dem man die Kunden in kleinere Gehäuseformate
trieb...
Carsten W. schrieb:> Die Bilder suggerieren erst mal nur ein kleineres Package, nicht auch> ein kleineres Die. Ist aber vielleicht ja auch nur eine symbolische> Darstellung.>> 0402 bekommt man manuell noch einigermaßen gut gehandhabt, 0201 sieht> schon sehr schlecht aus und darunter ist Sense. - Es sei denn man hat> die entsprechnende Werkstattausrüstung.>
Bei mir ist bei 0603 Sense. Alles kleinere bekomme ich mit meinem
Equipment - ERSA i-con Nano und Mantis Vision - nicht mehr hin. Habe
aber auch einen extremen Tremor...
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten