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Elektrische Widerstände als THT- und SMD-Bauelemente

THT vs SMD Widerstände

Widerstände sind unverzichtbare Bauteile jeder elektronischen Schaltung, doch ihre Bauform beeinflusst Kosten, Leistung und Fertigungsprozesse erheblich. Während THT-Widerstände mit ihrer robusten Drahtmontage überzeugen, ermöglichen SMD-Widerstände platzsparende und effiziente Designs. Dieser Artikel beleuchtet die Unterschiede beider Technologien, ihre spezifischen Vorteile und ihre Bedeutung für moderne Elektronik.

Erfindung der Leiterplatten (PCBs) und der Durchsteckmontage

Die ersten Leiterplatten wurden in den 1940er Jahren entwickelt, um die Verdrahtung elektronischer Schaltungen zu vereinfachen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Paul Eisler, ein österreichischer Ingenieur, gilt als einer der Pioniere der modernen Leiterplatte. Seine Arbeit führte zur Standardisierung von gedruckten Schaltungen, die später in der Elektronikindustrie weit verbreitet wurden. Die Durchsteckmontage (THT) wurde als eine der ersten Methoden zur Bestückung von Leiterplatten etabliert. Dabei werden elektronische Bauteile mit Drahtanschlüssen durch vorgefertigte Löcher in der Leiterplatte gesteckt und anschließend verlötet. Diese Technik bietet eine hohe mechanische Stabilität und wird bis heute in Anwendungen eingesetzt, die hohe Belastbarkeit erfordern, wie beispielsweise in der Leistungselektronik und industriellen Steuerungen.

Übergang von THT- zu SMD-Widerständen

Die Ablösung der THT-Widerstände durch SMD-Widerstände begann in den 1980er Jahren und wurde durch die zunehmende Automatisierung der Elektronikfertigung vorangetrieben. In den 1990er Jahren setzte sich SMD-Technologie in der Massenproduktion durch, da sie eine effizientere Bestückung und eine höhere Bauteildichte ermöglichte. Heute sind SMD-Widerstände die Standardlösung für die meisten Anwendungen in der Elektronikfertigung, während THT-Widerstände hauptsächlich für spezielle Anwendungen und Reparaturen genutzt werden.

THT-Widerstände - Eigenschaften und Anwendungen

Eigenschaften

Bauform: Mit axialen oder radialen Anschlussdrähten.
Größen: Standardgrößen wie 1/4W, 1/2W und 1W.
Einfache Handhabung: Ideal für Prototyping und Reparaturen.
Mechanische Stabilität: Fester Halt durch Durchkontaktierungen.
Höhere Verlustleistung: Bessere Wärmeableitung aufgrund größerer Bauweise.

THT-Widerstände sind in der Elektronikfertigung oft mit höheren Kosten verbunden als ihre SMD-Pendants. Dies liegt unter anderem an der aufwändigeren Herstellung sowie den zusätzlichen Schritten bei der Montage. Ein wesentlicher Kostenfaktor ist die Verarbeitung der Anschlüsse. Während SMD-Widerstände direkt auf der Platine verlötet werden, müssen die Drahtanschlüsse von THT-Widerständen erst gebogen und durch entsprechende Bohrungen gesteckt werden. Das Biegen der Anschlüsse ist präzisionskritisch, da eine fehlerhafte Anpassung die automatische Bestückung erschwert oder sogar manuelle Nacharbeit erforderlich macht. Zudem benötigt die Durchsteckmontage mehr Platz auf der Platine, was die Designflexibilität einschränkt. Die Lötprozesse – oft Wellen- oder Handlöten – sind ebenfalls zeit- und materialintensiv. All diese Aspekte führen dazu, dass THT-Widerstände nicht nur in der Produktion, sondern auch bei der Montage kostspieliger sind.

Anwendungen

Leistungselektronik
Industrie- und Laborelektronik
Prototypenbau und Reparaturen

SMD-Widerstände - Eigenschaften und Anwendungen

Eigenschaften

Bauformen: Typische Größen wie 0402, 0603, 0805, 1206.
Automatisierte Bestückung: Ideal für maschinelle Fertigung.
Geringe Bauhöhe: Perfekt für platzkritische Anwendungen.
Thermische Eigenschaften: Wärmeresistenter durch kleinere Masse.
Geringere Induktivität: Vorteilhaft in Hochfrequenz-Anwendungen.

Ein wesentlicher Vorteil von SMD-Bauteilen ist ihre kompakte Bauweise. Sie ermöglichen eine deutlich höhere Bauteildichte, wodurch komplexe Schaltungen auf kleineren Platinen realisierbar sind. Dies spart Platz und erlaubt leichtere, kompaktere Endprodukte – entscheidend für mobile Geräte und moderne Elektronikanwendungen. Zudem profitieren Fertigungsprozesse von der Automatisierbarkeit der SMD-Technologie. Die Bauteile werden direkt auf die Platine gesetzt und mittels Reflow-Lötverfahren verlötet, was den Montageprozess vereinfacht und beschleunigt. Dies reduziert die Herstellungskosten und minimiert Fehlerquellen im Vergleich zur manuell oder maschinell gesteckten THT-Technologie. Auch die elektrische Leistung wird oft durch SMD-Technologie optimiert. Kürzere Leiterbahnen bedeuten geringere parasitäre Widerstände und Kapazitäten, was die Signalqualität verbessert – entscheidend für Hochfrequenz- und digitale Anwendungen.

Anwendungen

Mobile Geräte und Consumer-Elektronik
Hochfrequenz- und digitale Schaltungen
Miniaturisierte Elektronik

Tabelle der SMD-Gehäuseformen

Gehäuseform	Länge (mm)	Breite (mm)	Höhe (mm)	Typische zulässige Verlustleistung (W) *
0201	0,6	0,3	0,3	0,05
0402	1,0	0,5	0,5	0,063
0603	1,6	0,8	0,8	0,1
0805	2,0	1,25	0,8	0,125
1206	3,2	1,6	1,0	0,25
1210	3,2	2,5	1,0	0,33
1812	4,5	3,2	1,2	0,5
2010	5,0	2,5	1,2	0,75
2512	6,3	3,2	1,2	1,0

* Die angegebenen Werte sind Richtwerte und können je nach Hersteller und Material variieren.

Fazit

Die Entscheidung zwischen THT- und SMD-Widerständen hängt von der Anwendung ab. Während THT-Widerstände für robuste und leistungsstarke Schaltungen bevorzugt werden, sind SMD-Widerstände ideal für kompakte und hochautomatisierte Fertigungsprozesse. Mit der weiteren Miniaturisierung der Elektronik wird die Bedeutung der SMD-Technologie weiter steigen.