Die 3 Hauptursachen und Gegenmaßnahmen für Lötpastenmängel beim PCB-Design

Es gibt mehrere Ursachen und Gegenmaßnahmen für Lötpastenmängel in einem PCB-Design. Dazu gehören kalte Lötstellen, ungenaue Platzierung, zu viel Hitze beim Löten und chemische Leckagen. Im Folgenden werden einige der häufigsten Ursachen und ihre Beseitigung beschrieben.

Kalte Lötstellen

Um die Bildung kalter Lötstellen zu vermeiden, müssen die Leiterplattendesigner die Leiterplatte so gestalten, dass alle Bauteile in ähnlicher Ausrichtung angeordnet sind und gute Bauteilabdrücke haben. Dies hilft, Probleme mit thermischen Ungleichgewichten und Asymmetrie der Lötstellen zu vermeiden. Außerdem ist es wichtig, die Leiterplatten so zu gestalten, dass jedes Bauteil auf einem D-förmigen Pad platziert ist. Es ist auch wichtig, die Verwendung von hohen Bauteilen zu vermeiden, da sie kalte Zonen im Leiterplattendesign schaffen. Außerdem werden Bauteile am Rand der Leiterplatte eher heiß als in der Mitte.

Eine fehlerhafte Lötstelle kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden, z. B. durch fehlendes Flussmittel oder eine schlecht verklebte Verbindung. Ein sauberer Arbeitsbereich ist für eine gute Qualität der Lötstelle unerlässlich. Es ist auch wichtig, die Lötspitze neu zu verzinnen, um Oxidation zu verhindern.

Austritt von Chemikalien

Wenn Sie Leiterplatten entwerfen, sind Sie vielleicht daran interessiert, zu erfahren, wie Sie chemische Leckagen vermeiden können. Dieses Problem wird durch Lotkugeln verursacht, die als kleine Lotkugeln an der Oberfläche des Laminats, des Resists oder des Leiters einer Leiterplatte haften. Durch die entstehende Hitze kann sich die Feuchtigkeit in der Nähe der Durchgangslöcher in einer Leiterplatte in Dampf verwandeln und das Lot herausdrücken.

Ein weiteres Problem, das durch einen Mangel an Lötpaste verursacht wird, ist die Lötbrückenbildung. Wenn sich das Lot vor dem Erstarren nicht von einem Blei trennen kann, bildet es einen Kurzschluss. Diese Kurzschlüsse sind zwar oft unsichtbar, können aber bei einem Bauteil verheerende Folgen haben. Mehrere Faktoren können dieses Problem verursachen, darunter die Anzahl der Stifte auf einer Leiterplatte, der Abstand zwischen ihnen und die Einstellung des Reflow-Ofens. In einigen Fällen kann auch ein Materialwechsel zu Lötbrücken führen.

Zu viel Hitze beim Löten

Lötpaste kann zu Verformungen neigen, wenn sie beim Löten eine bestimmte Temperatur erreicht. Zu viel Hitze beim Löten kann zu Lotkugeln und diskreten Verformungen führen. Zu viel Lotpaste kann auch zu einer zu starken Ausgasung von Flussmitteln führen. Diese Faktoren können zu Lötkugeln und Verformungen im Leiterplattendesign beitragen.

Die Lötpaste darf niemals mit Feuchtigkeit oder Nässe in Berührung kommen. Die Lötmaske muss korrekt positioniert sein, und der Schablonenboden sollte regelmäßig gereinigt werden. Ein weiterer häufiger Fehler beim Leiterplattendesign ist der so genannte Grabstein-Effekt oder "Manhattan-Effekt", der durch ein Ungleichgewicht der Kräfte beim Löten entsteht. Dieser Effekt ähnelt der Form eines Grabsteins auf einem Friedhof. Es handelt sich jedoch um ein defektes Leiterplattendesign mit einem offenen Stromkreis.

Richtiges Reinigen des Materials nach dem Bohren

Ein Mangel an Lötpaste ist das Ergebnis einer unsachgemäßen Reinigung des Materials nach dem Bohren. Der Lötdraht sollte die richtige Temperatur haben und idealerweise vollständig mit den Pads und Stiften benetzt sein. Wird das Lot nicht ausreichend benetzt, kann dies zur Bildung einer Lötbrücke oder anderen Defekten führen. Die richtige Menge an Lot ist notwendig, um die Pads und Stifte gleichmäßig zu benetzen. Ist dies nicht der Fall, kann sich eine Metalloxidschicht auf dem zu verbindenden Objekt bilden. Dies lässt sich durch gute Reinigung des Materials und die Verwendung des richtigen Lötkolbens beheben.

Unzureichendes Lötzinn kann zu verschiedenen Problemen auf der Leiterplatte führen. Unzureichendes Lot kann ein Sandloch, eine unterbrochene Linie, ein "Blasloch" oder eine "Lötstellenlücke" verursachen. Unzureichende Lotpaste kann auch dazu führen, dass sich Zinn von den Bauteilen löst. Es ist wichtig, solche Probleme zu vermeiden, indem man den PCB-Designprozess befolgt.

Vorbeugende Maßnahmen

Eine Lötbrücke entsteht, wenn Lot in einen Bereich gelangt, in den es nicht gelangen sollte. Lötbrücken können durch die Verwendung größerer Bauteilanschlüsse verhindert werden. Wenn die Pads zu klein sind, muss das Lot einen größeren Bereich benetzen und ein kleineres Volumen die Leitung hinauffließen. Dadurch bilden sich Lötkugeln, die zu Kurzschlüssen führen. Es ist wichtig, die Pads an optimalen Positionen zu platzieren und beim Lötprozess die richtige Lotpaste zu verwenden.

Ein Mangel an Lötpaste auf der Leiterplatte kann auch dazu führen, dass Bauteilanschlüsse wärmer sind als Pads, da Bauteilanschlüsse eine geringere thermische Masse und einen höheren Luftstrom um sie herum haben. Eine Verlängerung der Einwirkzeit der Lötpaste verhindert dieses Problem und gleicht die Temperaturen auf der gesamten Baugruppe aus. Außerdem wird dadurch die Tendenz verringert, dass das Lot zu den wärmeren Oberflächen fließt. Eine weitere Vorbeugungsmethode besteht in der Optimierung des Schablonendesigns, um die Menge an Lotpaste an problematischen Stellen zu minimieren. Neben der Verwendung einer Schablone kann auch die Sicherstellung, dass die Bauteile vor der Platzierung nicht beschädigt werden, dazu beitragen, die Menge an Lotpaste in problematischen Bereichen zu reduzieren. Ein Kupferausgleich kann auch dazu dienen, die Erwärmung und Abkühlung der Leiterplatte auszugleichen.