Lötmethoden für PCB-Chip-Gehäuse und -Prozesse

Das Löten ist ein wichtiger Bestandteil eines PCB-Chip-Pakets. Die Lötverfahren umfassen eine Kombination von Techniken, darunter fokussierte IR, Konvektion und nicht fokussierte IR. Jede Methode beinhaltet eine allmähliche Erwärmung des Gehäuses, gefolgt von einer Abkühlung der gesamten Baugruppe.

Lötverfahren

Beim Löten werden Lötkugeln und andere Lötmaterialien mit PCB-Chipgehäusen verbunden. Dieses Verfahren wird mit zwei Arten von Methoden durchgeführt. Die Konvektionsmethode und das Reflow-Verfahren. Bei der ersten Methode wird ein Flussmittel verwendet, das eine Flüssigkeit bildet. Bei beiden Verfahren wird die Spitzentemperatur kontrolliert. Das Reflow-Verfahren muss jedoch mit ausreichender Vorsicht durchgeführt werden, um die Bildung von spröden Lötstellen zu verhindern.

Je nach den in der Leiterplatte verwendeten Bauteilen kann der Lötprozess entweder weich oder hart sein. Die Art des verwendeten Lötkolbens muss für die Art der Bauteile geeignet sein. Der Prozess sollte von einem Leiterplattenbestückungs- und -herstellungsdienstleister durchgeführt werden, der über umfassende Erfahrung mit Leiterplatten verfügt und die genaue Art und Weise der Durchführung jedes Prozesses kennt.

Abmessungen der Lötpads

Die Abmessungen der Lötpunkte auf einem PCB-Chip-Gehäuse sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Leistung der Komponente optimiert wird. Dies gilt vor allem im Hochfrequenzbereich, wo die Platzierung der Komponenten und die Löttechniken möglicherweise nicht so genau sind wie erforderlich. Die IPC-SM-782-Norm ist ein wertvolles Referenzdokument für die optimale Platzierung und das Löten von Bauteilen. Eine blinde Befolgung der Anforderungen des Dokuments kann jedoch zu einer suboptimalen Hochfrequenzleistung oder zu Hochspannungsproblemen führen. Um diese Probleme zu vermeiden, empfiehlt PCBA123, die Lötpads klein und in einer einzigen Reihe zu halten.

Neben der Größe der Pads sind auch andere Faktoren wie die Platzierung und Ausrichtung der Komponenten wichtig. Die Verwendung falsch dimensionierter Pads kann zu elektrischen Problemen führen und die Herstellbarkeit der Leiterplatte einschränken. Daher ist es wichtig, die von der Industrie empfohlenen Größen und Formen von Leiterplatten-Pads einzuhalten.

Fluxen

Das Flussmittel ist ein wichtiger Bestandteil des Lötprozesses. Es entfernt metallische Verunreinigungen und Oxide von der Lötoberfläche, um eine saubere Oberfläche für hochintegrierte Lötstellen zu schaffen. Die Flussmittelrückstände werden in einem letzten Reinigungsschritt entfernt, der von der Art des verwendeten Flussmittels abhängt.

Es gibt viele verschiedene Flussmittel, die für den Lötprozess verwendet werden. Sie reichen von Harz bis zu Kolophonium. Jedes von ihnen dient einem anderen Zweck und wird nach Aktivitätsgrad eingeteilt. Der Aktivitätsgrad der Flussmittellösung wird in der Regel als L (niedrige Aktivität oder halogenidfrei) oder M (mittlere Aktivität, 0 bis 2% Halogenid) oder H (hohe Aktivität, bis zu 3% Halogenidgehalt) angegeben.

Einer der häufigsten Fehler sind Lötkugeln in der Mitte des Chips. Eine gängige Lösung für dieses Problem ist die Änderung des Schablonendesigns. Eine andere Methode ist die Verwendung von Stickstoff während des Lötvorgangs. Dadurch wird verhindert, dass das Lot verdampft, so dass die Paste eine bessere Verbindung eingehen kann. Abschließend wird die Leiterplatte durch einen Waschschritt von Schleifstaub und chemischen Rückständen befreit.

Inspektion

Es gibt verschiedene Arten von Prüfwerkzeugen, die für die Prüfung von PCB-Chipgehäusen verwendet werden können. Einige davon sind In-Circuit-Tests, bei denen Sonden verwendet werden, die an verschiedene Prüfpunkte auf der Leiterplatte angeschlossen werden. Mit diesen Prüfspitzen können schlechte Lötstellen oder Bauteilfehler aufgespürt werden. Sie können auch Spannungspegel und Widerstände messen.

Unsachgemäßes Löten kann zu Problemen mit der Schaltung der Leiterplatte führen. Offene Schaltkreise entstehen, wenn das Lötzinn die Pads nicht richtig erreicht oder wenn das Lötzinn auf der Oberfläche der Komponente aufsteigt. In diesem Fall sind die Verbindungen nicht vollständig, und die Bauteile funktionieren nicht richtig. Oft lässt sich dies vermeiden, indem man die Löcher sorgfältig reinigt und sicherstellt, dass das geschmolzene Lot die Anschlüsse gleichmäßig bedeckt. Andernfalls kann eine übermäßige oder unvollständige Bedeckung durch das Lot dazu führen, dass die Anschlussdrähte entnässen oder nicht mehr benetzbar sind. Um das Benetzen zu verhindern, sollten Sie hochwertiges Lötzinn und hochwertige Montagegeräte verwenden.

Eine weitere gängige Methode zur Erkennung von Defekten auf Leiterplatten ist die automatisierte optische Inspektion (AOI). Diese Technologie verwendet Kameras, um HD-Bilder der Leiterplatte aufzunehmen. Anschließend vergleicht sie diese Bilder mit vorprogrammierten Parametern, um den Fehlerstatus der Komponenten zu ermitteln. Wird ein Fehler entdeckt, markiert die Maschine ihn entsprechend. AOI-Geräte sind im Allgemeinen benutzerfreundlich und lassen sich einfach bedienen und programmieren. Allerdings ist AOI nicht unbedingt für Strukturprüfungen oder für Leiterplatten mit einer großen Anzahl von Bauteilen geeignet.

Richtigstellung

Die bei der Herstellung elektronischer Produkte verwendeten Lötverfahren sollten bestimmte Normen und Richtlinien einhalten. Im Allgemeinen sollte eine Lötmaske mindestens 75% dick sein, um zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten. Lötpasten sollten direkt auf die Leiterplatten aufgetragen werden, nicht im Siebdruckverfahren. Es ist am besten, eine Schablone und eine Vorrichtung zu verwenden, die für einen bestimmten Gehäusetyp geeignet sind. Bei diesen Schablonen wird die Lötpaste mit einem Metallrakel auf die Oberfläche des Gehäuses aufgetragen.

Die Verwendung eines Wellenlötverfahrens anstelle des traditionellen Flussmittelsprühens hat mehrere Vorteile. Beim Wellenlötverfahren werden die Bauteile mit einem mechanischen Wellenlötverfahren mit hoher Stabilität auf die Leiterplatten geklebt. Diese Methode ist zwar teurer, bietet aber eine sichere und zuverlässige Methode zur Befestigung elektronischer Bauteile.