10 Tipps zum Löten
von Maureen Brown – technische Servicetechnikerin, Kester Solder
1) Beginnen Sie mit den richtigen Dingen
a) Verwenden Sie immer die besten verfügbaren Werkzeuge und Montagematerialien.
Auch neue Produktinnovationen sind immer zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann die neueste Lotpaste
die Arbeit eines SMT-Ingenieurs erleichtern. Neue Produktinnovationen können zu längeren Leerlaufzeiten
oder Ruhe-/Erholungszeiten führen. Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und die längere
Haltbarkeit sind weitere Verbesserungsbereiche. Profilrobustheit und
Hochgeschwindigkeitsdruck wurden auch in neue Lotpastenprodukte integriert
.
b) Zögern Sie nicht, einen „Showdown“ zu veranstalten, um Produkte
oder Ausrüstung zu vergleichen. Wenn Sie mit den richtigen Werkzeugen beginnen, dann ist das der Fall
ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass das Endergebnis positiv ausfällt.
2) Lagerung und Handhabung
a) Wenn Sie die richtigen Sachen bekommen, behandeln Sie sie gut. Die aktuelle Technologie
ermöglicht die Lagerung ungeöffneter Lotpaste bei Raumtemperatur
. Die beste Herstellungspraxis besteht jedoch darin,
die Lotpaste nach Erhalt im Kühlschrank aufzubewahren. Lotpaste ist eine Mischung aus
Flussmittel und Lotpulver. Flussmittel ist im Wesentlichen eine Chemikalie, die
Metalloxide entfernt und die Ausbreitung des Lots fördert.
Wenn Flussmittel und Metall gemischt werden, um Lotpaste herzustellen,
entfernt das Flussmittel die Metalloxide wie beschrieben. Um diese Reaktion zu verlangsamen
und die Lebensdauer der Lotpaste zu verlängern, sollte dies der Fall sein
gekühlt. Wenn die Lötpaste benötigt wird, sollte sie sich
auf natürliche Weise auf Raumtemperatur erwärmen können. Am besten
nehmen Sie die Lotpaste 18–24 Stunden vor dem
geplanten Gebrauch aus dem Kühlschrank. Es wird dringend davon abgeraten, diesen Prozess zu beschleunigen, indem die Lötpaste
auf den Reflow-Ofen oder in eine warme Umgebung gelegt wird
. Ein schnelles Erwärmen der Lötpaste verändert die
physikalischen Eigenschaften und kann Fehler wie Absacken
und Brückenbildung begünstigen. Wenn Sie schließlich mit Kartuschen oder Spritzen mit
Lotpaste arbeiten, lagern Sie diese vertikal mit den Spitzen nach unten.
3) Solderball-Test
a) Die Lotpaste wurde empfangen und
an einem heißen Wochenende auf der Empfangsstation zurückgelassen
. Ist es schlimm? Das Lot
Die Paste blieb
für eine unbekannte Zeit in der Fertigung liegen. Ist
es gut? Einer der besten leistungsbezogenen
Tests zur Beurteilung der Verwendbarkeit
von Lotpaste ist ein modifizierter
Lotkugeltest. Dieser Test ist sehr einfach
und liefert viele Informationen
über den Zustand der Lotpaste
. Geben Sie einen kleinen Punkt Lötpaste
auf ein nicht lötbares Substrat und schmelzen Sie dann auf. Nicht lötbare
Substrate sind Keramik, Glas und FR-4. Die Lotpastenablagerung
nach dem Aufschmelzen sollte eine große Lotkugel mit einer Flussmittellache bilden
. Dies weist darauf hin, dass das Flussmittel aktiv genug ist, um
die Oberflächenoxidation des Lotpulvers wirksam zu beseitigen und zu ermöglichen
Das Lot schmilzt und verschmilzt zu einer einzigen Kugel. Wenn Feuchtigkeit
darin eingeschlossen ist oder die Lotpaste unsachgemäß
gelagert und gehandhabt wurde, kann das Lot eine Kugel mit zahlreichen
kleineren Kugeln bilden, die nur einen Bruchteil der Größe im Flussmittelbecken haben. Dies
weist darauf hin, dass es bei der Montage mit Lotpaste zu
erheblichen Mängeln kommt. (Siehe Abbildung 1.)
4) Profil
a) Das Profilieren ist nicht die aufregendste
Aufgabe in der Elektronikmontage,
aber es hilft bei der
Reduzierung potenzieller Fehler. Alle
Reflow-Profile bestehen aus einer
Aufwärmzone, einer Haltezone, einer Reflow-
Zone und einer Abkühlzone
. Jede dieser Zonen
ist wichtig für eine erfolgreiche
Lötverbindung
gebildet. Die Manipulation einer
dieser Zonen verändert die
Integrität und das Aussehen
einer Lötverbindung.
b) Die Vorwärmzone wird
am unteren Ende durch die
Umgebungstemperatur und am oberen Ende durch etwa
140–150 °C definiert.
Der Hauptzweck besteht darin, den Lösungsmittelträger aus der Lotpastenablagerung auszutreiben . Die Anstiegsrate ist ziemlich
schnell und sollte die Empfehlungen des Komponentenherstellers
von 2,5–3,0 °C/Sek. nicht überschreiten. Wenn
die Anstiegsrate höher ist,
kann es zu einem thermischen Schock der Komponenten kommen,
es kann zu einer Verformung der Platine kommen
und die Lötpaste könnte
abfallen. Wenn die Vorheizzone endet,
beginnt die Einweichzone. Die Einweichzone ist
üblicherweise durch 150 °C und
die Liquidustemperatur der Legierung begrenzt,
für Sn63Pb37 beträgt die Liquidustemperatur
183 °C. Die Einweichzone
Abbildung 1: hat zwei Hauptfunktionen. Der erste ist
der Solderball-Test.
Da sich die Industrie immer weiter von der Durchkontaktierungstechnologie entfernt
, ist die Oberflächenmontagetechnologie (SMT)
zur beliebtesten Massenmontagetechnik in der Elektronik geworden.
SMT bietet Ingenieuren neue Herausforderungen und Abenteuer, die es zu
meistern gilt.
Die Industrie hat zahlreiche Ressourcen für erfolgreiches SMT-Löten bereitgestellt . Betrachten Sie diese
Vorschläge zur Überwindung von Hindernissen.
Bevorzugtes
Beispiel
24. SEPTEMBER 2000 INSIDELINE , um
die Baugruppe
thermisch auszugleichen , und das zweite besteht darin
, das Flussmittel
zu aktivieren . Durch die Aktivierung des
Flussmittels kann
das Pastenflussmittel im Wesentlichen die
Oberflächenoxidation der
Oberflächenbeschichtungen auf
der Leiterplatte
und den Komponentenanschlüssen sowie das Lotpulver
„chemisch abschrubben“,
um die Benetzung zu fördern. Dies ist innerhalb von ca. 60–90 Sekunden erledigt
. Als nächstes folgt die Reflow-Zone. Die Reflow-Zone wird im Allgemeinen
dadurch charakterisiert, dass das Lotpulver seine Phase
von fest zu flüssig ändert (auch bekannt als die Zeit oberhalb des Liquidus).
Temperatur der Legierung). Die Spitzentemperatur liegt
etwa 30–40 °C über der Liquidustemperatur der Legierung. Der
Hauptzweck der Reflow-Zone besteht darin, eine metallurgische Verbindung zwischen
den Komponentenanschlüssen, dem Lot und den Kontaktstellen auf der
Leiterplatte herzustellen. Zu lange Zeit innerhalb der Reflow-Zone kann
zu dunklen, matten und körnigen Verbindungen führen. Eine unzureichende Zeit innerhalb der Reflow-
Zone kann zu schwachen Verbindungen führen. Als letztes kommt die Abkühlzone
. Die Abkühlzone beginnt mit dem Erstarren der Legierung. Die Temperatur
der Baugruppe sollte nicht zu schnell sinken; Dies
kann zu einem Thermoschock der Komponenten führen. Befolgen Sie auch hier die
Empfehlungen des Komponentenherstellers.
5) Kompatibilität
a) Versuchen Sie nicht, die Flussmittelchemie zu kombinieren. Verwenden Sie alle No Clean-
Produkte oder alle wasserlöslichen Produkte. Wasserlösliche Flussmittel
sind im Vergleich zu No
Clean-Formulierungen von Natur aus sehr aktiv. Aufgrund dieses inhärenten Unterschieds
könnten Betreiber wasserlösliche Flussmittelprodukte bevorzugen. No-Clean-Flussmittel
sind so konzipiert, dass ihre Rückstände nicht leitend
und nicht korrosiv sind, während wasserlösliche Flussmittel
leitfähig und korrosiv sind. Wenn bei einer No-Clean-Baugruppe ein wasserlösliches Flussmittel verwendet würde
, wäre dies ein wichtiges Zuverlässigkeitsproblem
für die Baugruppe und sollte sofort behoben werden.
Eventuelle Rückstände, die durch die Verwendung wasserlöslicher Flussmittel entstehen, sollten beseitigt werden
vollständig aus der Baugruppe entfernt werden.
6) Druckvorschläge
a) Drucken ist der erste Prozess bei der Oberflächenmontage. Es werden einige
allgemeine Druckvorschläge angeboten, um Fehler zu reduzieren und
die Erträge zu optimieren. Der Wulstdurchmesser der Lotpaste sollte
ungefähr den Durchmesser einer Zigarre haben (etwa
1,3 cm Durchmesser). Wenn der Rakel über die Schablone gleitet,
sollte die Lotpaste vor dem Rakel rollen.
Dies trägt zum ordnungsgemäßen Füllen und Nivellieren der Öffnungen
mit Lotpaste bei und sorgt außerdem für gleichmäßige Lotpastenablagerungen
. Herkömmliche Lotpasten mussten geknetet werden, um
eine gute Rolle zu bilden, während dies bei aktuellen Formulierungen nicht der Fall ist
dieses Attribut. Das Verstopfen der Öffnungen ist ein weiteres Problem
im Druckprozess, das eine häufige Ursache für
viele Fehler darstellt. Innovative Lotpastenformeln lösen sich sauber
von der Wand der Schablonenöffnungen. Durch das Anhaften und Trocknen der Lötpaste
in den Öffnungen verringert sich die Menge der
übertragenen oder abgelagerten Paste, was zu einem höheren Auftreten von Defekten
in Form von unzureichenden Löchern oder Öffnungen führt.
7) Vermeiden Sie Situationen
mit Feuchtigkeit und hohen Temperaturen
. a) Lötpaste kann eine empfindliche Mischung aus zahlreichen Chemikalien sein, um
eine bestimmte Rheologie und Konsistenz zu erzielen. Starke Umweltschwankungen
verändern physikalische Eigenschaften wie Viskosität und
Klebrigkeit. Wenn die Luftfeuchtigkeit über 60–70 % relative Luftfeuchtigkeit steigt,
kann die Lotpaste Feuchtigkeit einschließen oder absorbieren, was
die Klebrigkeit verringert und die Bildung von Lötkugeln fördert. Ein häufiges Anzeichen dafür ist,
dass die Lotpaste am Rakel klebt und einen Vorhang bildet,
anstatt sich vom Rakel zu lösen. Liegt die Luftfeuchtigkeit hingegen
unter 25–35 % RH, trocknet die Lotpaste
schnell aus und die Lebensdauer der Schablone verkürzt sich, was zu zusätzlichem
Ausschuss führt. Wenn die Lotpaste austrocknet,
verstopfen leicht auch die Öffnungen in der Schablone. Aktivität, Klebrigkeit und Viskosität sind
allesamt Eigenschaften von Lotpaste, die sich ändern, wenn die Umgebungsbedingungen
extreme Ausmaße annehmen, und die Tendenz besteht, sich zu addieren
etwas zur Lotpaste hinzufügen, um das Material wiederzubeleben. Davon wird
dringend abgeraten. Lotpaste reagiert nicht auf die gleiche
Art und Weise und ist bei Zusätzen unvorhersehbar. Wenn die Produktionsanlage
diesen rauen Bedingungen ausgesetzt ist, stellen Sie sicher, dass die
ausgewählte Lotpaste robust ist. Überprüfen Sie Tipp Nr. 1. Neuere
Lotpastenformulierungen sind auf Umweltbeständigkeit ausgelegt.
8) Doppelseitige Reflow-Anwendungen
a) Da die Elektronikindustrie auf Endprodukte setzt, die leichter, schneller und kostengünstiger sind ,
nehmen
doppelseitige Reflow- Anwendungen zu.
Diese Anwendung kann
mit einigen nützlichen Tipps vereinfacht werden. Ein häufiger Tipp besteht darin, die Oberseite vorzuspannen
Die Vorwärmer des Reflow-Ofens sind etwas heißer als die
Vorwärmer an der Unterseite. Dadurch wird ein größerer Teil der Wärme auf die Oberseite
der Baugruppe geleitet als auf die Unterseite. Bei diesem Versuch
sollte der Temperaturgradient nicht mehr als 15–20 °C betragen, für
den Fall, dass sich der Ofen nicht stabilisieren kann. Wenn diese Spitze verwendet wird,
kann die gleiche Legierung für beide Seiten der Baugruppe verwendet werden. Beim Reflow-Löten
der zweiten Seite der Baugruppe müssen Sie möglicherweise Komponenten verkleben
, damit sie nicht von der Baugruppe fallen.
9) Fehlerbehebung
a) Mit zunehmender Erfahrung mit einem bestimmten Prozess werden die Mängel
reduziert und ein Experte wird zum Vorschein kommen. Es gibt viele Möglichkeiten
Finden der Grundursache eines Defekts oder Ausfalls. Listen Sie die Möglichkeiten auf
und isolieren Sie schließlich das Problem. Nutzen Sie organisierte Fehlerbehebungstechniken
, um das Problem schnell zu lösen. Beziehen Sie
andere Abteilungen ein, um den Fehlerbehebungsprozess zu erleichtern. Engineering
und Fehlerbehebung werden in der Regel mit
gut funktionierenden Teams gut durchgeführt.
10)Hilfe
a) Scheuen Sie sich nicht, um Hilfe zu bitten. Es stehen mehrere
Quellen zur Fehlerbehebung und Problemlösung sowie allgemeine
Fragenforen zur Verfügung. Die Elektronikmontage-Community
ist ein hilfreicher und sehr informativer Haufen. Lötmittellieferanten verfügen über
technische Servicetechniker, die für die Beantwortung von Fragen zur Verfügung stehen.
Eine weitere sehr gute Quelle sind Foren. Die internetbasierten
Foren der Surface Mount Technology Association (SMTA)
und des Institute for Interconnecting and Packaging Electronic
Circuits (IPC) bestehen aus Branchenexperten und Beratern
, die gerne Erfahrungen austauschen.