In der SMT-Bestückung (Surface-Mount Technology) gehören Widerstände zu den am häufigsten eingesetzten passiven Bauteilen.
Innerhalb dieser Familie spielen SMT-Widerstandsnetzwerke – auch Widerstandsarrays oder integrierte Widerstandspakete genannt – eine wichtige Rolle in hochdichten und hochpräzisen Leiterplatten-(PCB-)Designs.
Dieser Beitrag erläutert Aufbau, Klassifizierung, Gehäusetypen und praxisnahe Anwendungen und gibt zudem einen Überblick über SMT-Potentiometer für einstellbare Widerstände.
Was ist ein SMT-Widerstandsnetzwerk?
Ein SMT-Widerstandsnetzwerk integriert mehrere Widerstände mit identischen oder proportionalen Werten in einem Gehäuse.
Die Widerstände sind intern gemäß einer definierten Schaltung verbunden. Das reduziert die benötigte Leiterplattenfläche und verbessert die Performance-Konstanz.
Ein Beispiel ist ein 8P4R-Netzwerk (8 Pins, 4 Widerstände) der 3216-Serie: Vier einzelne Widerstände werden in einem kompakten SMT-Bauteil zusammengefasst.
Diese Integration spart nicht nur Platz, sondern verbessert auch das thermische Matching und verringert die Produktionskomplexität.
Strukturelle Klassifizierungen
Je nach Design und Anwendung lassen sich Widerstandsnetzwerke in vier Haupttypen einteilen:
- SOP-Typ: Gehäuse ähnlich kleinen ICs; ideal für Wellenlöten.
Typische Anwendungen: Analoge Schaltungen, Filter. - Chip-Power-Typ: Höhere Belastbarkeit und gute Wärmeabfuhr.
Typische Anwendungen: Spannungsteiler, Strommessung. - Chip-Carrier-Typ: Erhöhte Stabilität und mechanische Robustheit.
Typische Anwendungen: Kommunikations- und Testgeräte. - Chip-Array-Typ: Die häufigste SMT-Form; hochintegriert und platzsparend.
Typische Anwendungen: Digitallogik, Pull-up/Pull-down-Netze.
Der Chip-Array-Typ ist aufgrund der standardisierten, SMT-freundlichen Bauform in der Praxis am weitesten verbreitet.
Gängige interne Schaltungsvarianten
Je nach Anforderung bieten Pakete unterschiedliche interne Verschaltungen (vgl. sinngemäß Abbildung 2-7):
- Isolated (isoliert): Jeder Widerstand arbeitet unabhängig.
- Bussed/Common (gemeinsamer Knoten): Mehrere Widerstände teilen sich einen gemeinsamen Anschluss; ideal für Pull-up/Pull-down.
- Divider (Teiler): Serielle Verbindung als Spannungsteiler oder zur Messung.
- R-2R-Leiter: Für präzise Skalierung in DAC-Netzwerken.
Diese Varianten machen Widerstandsnetzwerke in analogen wie digitalen Anwendungen äußerst vielseitig.
Gehäusegrößen und Kennzeichnung
Kleine, feste Widerstandsnetzwerke verwenden typischerweise standardisierte, rechteckige Chip-Bauformen, z. B.:
- 0603, 0805, 1206 und 3216
Die Kennzeichnung erfolgt wie bei SMD-Einzelwiderständen mittels Zahlencode – z. B. bedeutet „103“ 10 kΩ.
Gängige Toleranzcodes:
- J (±5 %)
- G (±2 %)
- F (±1 %)
Die Industriestandard-Markierung erleichtert Identifikation und automatische Bestückung.
Wichtige Kenndaten
- Widerstandsbereich: 10 Ω – 1 MΩ (je nach Design)
- Leistungsaufnahme: 0,05 W – 0,25 W je Widerstandselement
- Temperaturkoeffizient (TCR): ca. ±100 ppm/°C, gutes Matching
- Toleranz-Matching: bis ±0,1 % für Präzisionsschaltungen
Vorteile:
- Sehr gutes Widerstands-Matching für hohe Signalgüte
- Kompakte Grundfläche für dichte PCBs
- Vereinfachte Platzierung und Lötprozesse
- Höhere Zuverlässigkeit in Hochgeschwindigkeits-Designs
Typische Anwendungen
SMT-Widerstandsnetzwerke finden sich u. a. in:
- Pull-up/Pull-down-Arrays an Mikrocontroller-I/Os
- Busterminierung (I²C, SPI, CAN)
- Spannungsteiler für A/D- und D/A-Wandler
- Signalfilterung und Dämpfungsnetzwerke
- Spannungs- und Leistungsüberwachung
Diese Beispiele zeigen, wie integrierte Widerstandsarrays die Schaltungsleistung und die Fertigungseffizienz verbessern.
Überblick: SMT-Potentiometer
Neben festen Netzwerken kommen SMT-Potentiometer (Chip-Potentiometer) für die Feineinstellung von Schaltungsparametern zum Einsatz.
Schlüsselparameter:
- Widerstandsbereich: 100 Ω – 1 MΩ
- Toleranz: ±25 %
- Leistungsaufnahme: 0,05 W – 0,5 W
- Kennlinie: linear (B-Taper)
1. Open Type (offene Bauform)
Offene Rahmenbauweise ohne Schutzgehäuse (siehe sinngemäß Abb. 2-8).
Kostengünstig, jedoch empfindlich gegenüber Staub/Feuchte.
Am besten für Reflow-Löten geeignet; nicht für Wellenlöten empfohlen.
2. Dustproof Type (staubgeschützt)
Mit Schutzkappe gegen Verunreinigungen (Abb. 2-9).
Höhere Zuverlässigkeit; häufig in Industrie- und High-End-Geräten.
3. Trimming Type (Trimmer-Potentiometer)
Präzise Justage und Kalibrierung (Abb. 2-10), jedoch teurer.
Typisch in Messtechnik, Telekommunikation und Regelungssystemen.
4. Fully Sealed Type (voll abgedichtet)
In zylindrischer oder flacher rechteckiger Form erhältlich, mit Top-Adjust oder Side-Adjust (Abb. 2-11).
Sehr gute Abdichtung, lange Lebensdauer und zuverlässige Einstellung.
Zusammenfassung
SMT-Widerstandsnetzwerke und SMT-Potentiometer sind zentrale Bauelemente moderner Elektronik.
Netzwerke liefern kompakte, konsistente und kosteneffiziente Lösungen für feste Widerstandsarrays, während Potentiometer eine einstellbare Kalibrierung in analogen und digitalen Schaltungen ermöglichen.
Wer Aufbau, Verschaltungsarten und Gehäusestandards kennt, entwickelt zuverlässigere, hochdichte und fertigungsgerechte Leiterplatten.
