Auftreten von Lotperlen nach dem Reflow-Löten

Fragen und Diskussionen rund um die Themen Leiterplatten- und Elektronikdesign.

Auftreten von Lotperlen nach dem Reflow-Löten

Beitragvon hubert » Mo 22. Feb 2016, 15:27

Liebe Forumsteilnehmer,

ich würde mich über Erklärungen zum Auftreten von Lotperlen bei einer bestimmten Leiterplatte freuen.
Es handelt sich um einen 6-Lagen-Multilayer mit 35 µm Cu in allen Lagen. Der Pastendruck erfolgt mit 120 µm dicker Schablone und Paste Sn96,5-Ag3.0-Cu0.5 Typ4 (Powder Size 25-36µm). Die Schablonendurchbrüche sind zum Kupferpad umlaufend 25 µm verkleinert.
Die Lotperlen treten nur auf dem im Ausschnitt dargestellten Stromversorgungsbereich auf.
Wir haben schon unterschiedliche Lötprofile getestet, aber ohne Erfolg.
Was würden Sie als Ursachen für die Lotperlen vermuten. Vielen Dank für Ihre Antworten.

Mit freundlichen Grüßen

Dipl.-Ing. (FH) Hubert Eisold
CAD-Konstrukteur (Elektronik)
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Re: Auftreten von Lotperlen nach dem Reflow-Löten

Beitragvon MMansfeld » Do 25. Feb 2016, 14:47

Kann (muß aber nicht) auch mit am Layout liegen. Kommt das immer an den gleichen drei Gehäusebauformen vor und sonst nirgendwo anders? Andere Bauteile genau gleicher Bauform (ggf. verschiedene Werte = verschiedene Lieferanten) oder exakt gleichen Typs (gleicher Wert = gleicher Lieferant innerhalb einer Leiterplatte) auf derselben Leiterplatte problemlos?
Konvektionsofen, IR-Ofen (Schnelligkeit des Aufschmelzens abhängig vom Wärmeübergang und dann natürlich Einfluß von Cu-Flächen ohne Wärmefalle), Stickstoff ja/nein? Bauteile und Leiterplatten aus verschiedenen Lieferchargen? Andere Paste (gleiche Legierung aber anderes Flux) ausprobiert?

Was man nicht sehen kann ist die absolute Padgröße (= wieviel Pastenvolumen unter dem Bauteilkörper ist). Zuviel Lotvolumen UNTER dem Bauteil wird beim Aufschmelzen dann evtl. durch Bauteilgewicht und Oberflächenspannung seitlich rausgequetscht. Würde dann aber evtl. auch bei derselben Bauform an anderen Stellen des Layouts vorkommen. Eventuell macht's aber auch das Pad ohne Thermals unterm Bauch in der Fläche, dadurch ist das "effektive" Pad größer und die benetzte Fläche reicht um genau das Löststop-Oversize weiter unter den Keramikbauch vom Bauteil, wo dann geschmolzenes Zinn plattgedrückt wird und wieder als Perle seitlich entfleucht. >> gleiche Bauteile auf derselben Platine mit Pads NICHT in Fläche, sondern mit dünnen Leiterbahnen angebunden, wenn ja, sind die unauffällig?

Abhilfe also, wenn man am Layout nicht spielen kann: mit dem Lotvolumen bei den fraglichen Bauformen experimentieren, eventuell reduzieren, Schablonenöffnung kleiner machen oder "Homeplate"-Form. (Lotmenge an sich: Ist der Meniskus bei denen ansonsten eher üppig, genau richtig oder schon knapp?)

Könnte die Baugruppe notfalls gewaschen werden (idealerweise mit Ultraschall), dann wären die Perlen, wenn man die Ursache nicht finden oder beheben kann, jedenfalls definitiv weg.

... nur gesammelte Ideen....

lG Matthias Mansfeld
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Re: Auftreten von Lotperlen nach dem Reflow-Löten

Beitragvon cad-klaus » Fr 26. Feb 2016, 11:16

Ich tippe ebenfalls auf Pads, die zu weit unter das Bauteil reichen. Lotpaste, die unter das Bauteil gedrückt wird und nicht an die Kontaktierungsflächen des Bauteils anbinden können, führen schnell zu vagabundierenden Lotperlen.
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Re: Auftreten von Lotperlen nach dem Reflow-Löten

Beitragvon Ralf Harlizius » Sa 5. Mär 2016, 13:12

Diese im Bild schön dargestellten "Mid-Chip-Balls" sind die Klassiker!

Kann man mit "Homeplates" in der Lotpastenschablone eliminieren.

Dabei folgendermaßen vorgehen: Pastenpad bezogen auf Kupfer umlaufend 25 µm reduzieren,
ein Dreieck erstellen, Grundseite = Padbreite, Höhe = 1/3 der Padlänge.
Dabei muss die Dreickspitze zum Bauteil zeigen.
Ein Rechteck erstellen, Breite = Padbreite, Höhe = 2/3 der Padlänge.
Beide genau aneinanderschieben.
Daraus ergibt sich ein Pad in Form eines Giebels eines Hauses, deshalb "Homeplate".
Mit dem zweiten Pad genauso verfahren, nur um 180° gedreht.

An den Stellen, wo die Paste am nicht benetzbaren Bereich unter dem Bautel an den Flanke herausgedrückt würde, wird keine Paste aufgedruckt. Somit bilden sich keine Kugeln mehr.

Alle Schablonendaten werden bei uns vor Bestellung der Schablone überprüft und nach dem oben genannten Schema modifiziert. Bisher immer mit großem Erfolg.

Übrigens, die Oberflächenbeschaffenheit des Lötstopplacks hat auch einen Einfluß auf die Bildung von Lotkugeln.

Mit freundlichen Grüßen

Ralf Harlizius
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