Neue SMT-Montagemethode eliminiert Lötkugeln und erhöht die Zuverlässigkeit

In der Welt der Präzisionselektronikherstellung sind mikroskopische Unvollkommenheiten, die als Lötkugeln bezeichnet werden, eine anhaltende Herausforderung geworden.3 mm Durchmesser, mag zwar unbedeutend erscheinen, stellt jedoch ernsthafte Risiken für die Zuverlässigkeit und Funktionalität des Produkts dar.ist besonders anfällig für diese Mängel, die häufig zwischen den Chipkomponentenanschlüssen auftreten., um IC-Pakete herum oder sogar innerhalb von Schalter-Pin-Bündelungen.

Der Entstehungsmechanismus: Ein mikroskopischer Kampf der Thermodynamik

Bei der Rücklauflösung werden die Lötmasse und der Fluss dramatisch verändert, wenn die Temperaturen im Rücklauföfen steigen.Die Lötpaste wechselt von einer dicken Paste zu einer viskosen Halbflüssigkeit, bevor sie schließlich in einen vollständig flüssigen Zustand schmilztIn dieser kritischen Phase setzt die Flussflüchtigung Gase frei, die Blasen bilden. Diese Blasen können durch Oberflächenspannung und thermische Expansion entweichen, sich ausdehnen oder mit anderen verschmelzen.Der Druck des wachsenden Flussdampfes kann dazu führen, dass sich winzige Lötpartikel von der Hauptmasse der Lötpaste trennen.

Einmal getrennt, wandern diese schmutzigen Lötpartikel über die vorgesehenen Plattenbereiche hinaus und legen sich an den Rändern der Lötmaske nieder.Die Folgen können schwerwiegend sein - lose Lötkugeln können sich während des Betriebs lösen, was möglicherweise zu Kurzschlüssen zwischen benachbarten Pins oder Komponenten führt, was sowohl die Zuverlässigkeit als auch die elektrische Leistung beeinträchtigt.

Zehn Ursachen für die Entstehung von Lötkugeln

Eine umfassende Analyse zeigt zehn Hauptelemente, die zur Entstehung von Lötkugeln in SMT-Prozessen beitragen:

• Oberflächenspannung und Feuchtigkeitsfähigkeit der Lötpaste: Eine übermäßige Oberflächenspannung verhindert eine gleichmäßige Abdeckung des Pads, während eine unzureichende Spannung einen Abfall der Paste über die Padgrenzen hinaus ermöglicht.
• Flussaktivität und Zusammensetzung: Eine unzureichende Flussaktivität oder eine unsachgemäße Formulierung verhindert eine ausreichende Entfernung der Oxide, was die Befeuchtung beeinträchtigt und die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht.
• Luftströmungseffekte: Eine unsachgemäße Einstellung des Ofenluftstroms oder das PCB-Layout kann zu Turbulenzen führen, die das Verhalten des geschmolzenen Lötwerks beeinträchtigen.
• Designfaktoren für PCB-Pad: Schlechte Pad-Geometrie, Abstand oder Oberflächenbehandlung hemmen eine ordnungsgemäße Befeuchtung und Verteilung des Lödes.
• Konstruktion der Bauteile mit Blei: Eine unzureichende Schublänge, Form oder Abstandsverträglichkeit mit Pads verursacht Feuchtigkeitsbehinderungen.
• Einstellungen für das Profil: Schnelle Vorwärmerampen verhindern eine vollständige Verdunstung des Lösungsmittels und können beim Rückfluss zu Lösserspritzungen führen.
• PCB-Handling und -Speicherung: Oberflächenverunreinigung, Oxidation oder Feuchtigkeitsabsorption beeinträchtigen die Schweißfähigkeit.
• Platzierungshöhe und Druck: Falsche Parameter für die Platzierung von Bauteilen führen zu einer ungleichmäßigen Pasteverteilung oder zu einer übermäßigen Ausbreitung.
• Qualität und Prozesskontrolle von Lötpaste: Materialverunreinigungen, unsachgemäße Lagerung oder Umweltfaktoren beeinflussen die Pastenleistung.
• Probleme mit der Gestaltung der Schablonenöffnung: Falsch ausgerichtete oder übergroße Öffnungen erleichtern die Blutung von Pasten außerhalb der Pad-Bereiche.

Vorbeugende Maßnahmen zur Verringerung der Lötkugeln

Überlegungen in der Konstruktionsphase: Die passende Verpackung der Bauteile mit den empfohlenen Abmessungen der Pads gewährleistet eine optimale Schweißfähigkeit und minimiert gleichzeitig die überschüssige Pasteverbreitung.Eine sorgfältige PCB-Inspektion bei der Einführung überprüft die Oberflächenqualität und die richtigen Lagerbedingungen.

Materialmanagement: Strenge Protokolle für die Handhabung von Lötpaste erhalten die Aktivität des Materials und die Druckbarkeit.

Prozessoptimierung: Durch die Anpassung der Rückflussprofile an die spezifischen Materialeigenschaften wird eine vollständige Aktivierung des Flusses vor Spitzentemperaturen gewährleistet.Anpassungen der Schablonenöffnung auf der Grundlage der Komponentenspezifikationen steuern die Genauigkeit der Pasteablagerung.

Qualitätssicherung: Die sofortige Analyse der Ursachen bei Fehlern ermöglicht rechtzeitige Korrekturmaßnahmen, um ein Wiederauftreten zu verhindern.

Das Verständnis der komplizierten physikalischen und chemischen Verhaltensweisen von Lötmaterialien während des Rückflusses bleibt für die Defektminimierung von grundlegender Bedeutung.Auswahl der Materialien, thermische Profilierung und Flussformulierung, können die Hersteller das Auftreten von Lötkugeln erheblich reduzieren und gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Leistung der SMT-Montage verbessern.