Lötfehler abschalten mit Prozesskontrolle


Ersa Webinar thematisiert „Lötfehler und deren Ursachen im Wellen- und Selektivlöten“

Viele Parameter haben beim Wellen- und Selektivlöten Einfluss auf ein „gutes“ Lötergebnis
Viele Parameter haben beim Wellen- und Selektivlöten Einfluss auf ein „gutes“ Lötergebnis
Optimale Lötergebnisse bewegen sich innerhalb vorgegebener Toleranzen
  
 

Wertheim, 09.07.2020
Mit drei Terminen lotete das Ersa Webinar die Untiefen der „Lötfehler und deren Ursachen beim Wellen- und Selektivlöten“ aus und zeigte auf, wie man diese gezielt umschifft. Jürgen Friedrich führte als Leiter Verfahrens- und Prozesstechnik durch die einstündige Veranstaltung, zu der jeweils maximal 25 Teilnehmer online zugeschaltet waren. Auch nach 35 Jahren SMT-Technik gebe es weiterhin ein großes Bauteilspektrum, das nur in THT verfügbar sei – und sich nicht für Reflow eigne, weil zu groß oder weil es nicht über die erforderliche Lötwärmebeständigkeit verfüge und aus diesem Grund nicht für „Pin in Paste“-Prozesse einsetzbar sei. Meist habe man es beim Wellen- oder Selektivlöten mit deutlich komplexeren Prozessen zu tun, daher steige auch das Potenzial für Lötfehler. Die Qualitätsfaktoren in der Baugruppenfertigung reichen von der Leiterplatte über Bauteile bis zum Prozess und schließen natürlich auch eine stabile, gut gewartete Anlage, den Bediener und das Umfeld mit ein. Entsprechend vielfältig können die Ursachen von Lötfehlern sein, die hinderlich sind auf dem Weg zu reproduzierbar guten Lötergebnissen. Es geht darum, sich beim Löten im optimalen Prozessfenster zwischen Lötwärmebedarf und Lötwärmebeständigkeit zu bewegen und Standards einzuhalten – sei es IPC-A-610 oder firmenintern definiert.

 

Prozessparameter beim Wellen- und Selektivlöten ist neben Flussmittelauftrag (Flussmittelmenge an der Lötstelle), Vorheizsystem (Temperatur auf der Baugruppe bzw. Lötwärmebedarf) und Lötparameter (Lötzeit, Lottemperatur, Lötwellendynamik, Schutzgasatmosphäre) vor allem das Transportsystem – über den Faktor Zeit wird die Geschwindigkeit beeinflusst, wie lange also Baugruppen in der Vorheizung und im Kontakt mit der Lötwelle verweilen. Die Vorheizung leistet einen wichtigen Beitrag zur Deckung des Lötwärmebedarfs einer Baugruppe. Im Lötaggregat selbst wiederum sind weitere Faktoren wie Lottemperatur, Benetzungszeit, Lötwellenhöhe, Lötdüsendurchmesser (möglichst großer Durchmesser, der zu höherem Massefluss und größerer Wärmeenergie-Übertragung führt) und die frei programmierbare Bewegung der Lötdüse zu beachten. Regelmäßig sollte eine Prozesskontrolle in Form von Messungen (Flussmittelauftrag, Vorheizprofile, Benetzungszeiten) das Einhalten vorgegebener Toleranzgrenzen und damit die Stabilität des Prozesses nachweisen.


Anhand von Fehlerbildern wie Lotbrückenbildung – die unter anderem layoutbedingt entstehen können –, mangelhaftem Lotdurchstieg, Fadenlunker (Erstarrungsverhalten bleifreier Lote auf Ausbildung der Lötstelle) sowie Leiterplatten- bzw. bauteilbezogenen Fehlern (Delamination, Padlifting, Nichtbenetzung, Ausgasung, Bauteilschädigung) zeigte Jürgen Friedrich mögliche Ursachen auf, um diese dauerhaft zu beheben. Für das Layout etwa empfehle sich ein ausgewogenes Verhältnis von Pad-Randabstand und Pingeometrie (rund vs. quadratisch) – beide reduzieren die Benetzungskraft der Lötstelle und wirken einer Brückenbildung entgegen. Im Bereich der Leistungselektronik arbeite man mit 0,20 bis 0,30 mm an der oberen Grenze des Kapillarspaltes, um über das Lotvolumen genügend Wärmeenergie in die Lötstelle zu transferieren und so dem unerwünschten mangelhaften Lotdurchstieg entgegenzuwirken. „Auch wenn wir in dieser knappen Stunde nur die Spitze des Eisberges der Lötfehler angekratzt haben – es sollte deutlich geworden sein, dass Fehlerbilder und Effekte stets ganzheitlich zu betrachten sind, also einschließlich Leiterplatte, Bauteile, Flussmittel, Lotlegierungen. Ganz einfach, weil Lötfehler die Zuverlässigkeit schmälern und Qualität sowie Geld kosten“, sagte Jürgen Friedrich am Ende des Webinars, das mit einer Frage-Antwort-Runde endete.