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Löten Fehler beim Löten vermeiden

Quelle: Rehm 2 min Lesedauer

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Rehm-Schweißtechnik GmbH & Co.
JUNG Hebe- und Transporttechnik GmbH
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Löten ist heute unverzichtbar in der Elektronikfertigung. Trotz aller Fortschritte können Fehler auftreten, die zu unzuverlässigen Lötverbindungen und somit zu Fehlfunktionen bis hin zu einem Ausfall des Endprodukts führen können. Daher ist es wichtig, die Ursachen von Lötfehlern zu kennen.

Rehm unterstützt seine Kunden seit über 30 Jahren bei allen Fragen und Problemen im Bereich des Reflow-Lötens. (Bild: Rehm)
Rehm unterstützt seine Kunden seit über 30 Jahren bei allen Fragen und Problemen im Bereich des Reflow-Lötens.
(Bild: Rehm)

Eine fehlerhafte Lötverbindung bewirkt, dass der Stromkreis nicht zuverlässig geschlossen wird, was zu Fehlfunktionen und sogar zum Ausfall des Endproduktes führen kann. Darüber hinaus können defekte Verbindungen hohe elektrische Widerstände und somit eine erhöhte Wärmeentwicklung zur Folge haben, die den Bauteilen schaden bzw. Brände auslösen kann. Doch wie entstehen Tombstones überhaupt?

Tombstones bzw. Grabsteine entstehen, sobald die eine Lötstelle zweipoliger Bauteile (z. B. Kondensatoren oder Widerstände) vor der anderen schmilzt. Ist dies der Fall, so stellen die angreifenden Benetzungskräfte und die Oberflächenspannung des flüssigen Lotes das Bauteil einseitig auf (vgl. Bell et al. 2019: 94). Voraussetzung für das Aufrichten ist, dass sich ein genügend großes Kräfteungleichgewicht zwischen der Gewichtskraft des Bauelements und den wirkenden Benetzungskräften sowie der Oberflächenspannung eingestellt hat (Bell et al. 2019: 95). Somit liegt die Vermutung nahe, dass bei einer Lotpaste mit einer geringeren Oberflächenspannung die Gewichtskraft des Bauteils ausreicht, um dieses in seiner Position zu halten, und infolgedessen das Auftreten von Tombstones reduziert werden kann. Dagegen stehen jedoch bleifreie Lote mit einer höheren Oberflächenspannung und geringeren Tombstoneraten (vgl. Bell et al. 2019: 95). Stattdessen sprechen die Ergebnisse mehrerer Untersuchungen (vgl. hierzu auch Nowottnick & Trodler 2010: 153ff.) für einen Zusammenhang zwischen zunehmender Benetzungszeit und abnehmenden Tombstoneraten (vgl. Bell et al. 2019: 96-99).

Größere Mengenunterschiede verhindern

Um dem asynchronen Schmelzen von Lötstellen und somit dem Entstehen von Tombstones entgegenzuwirken, können größere Mengenunterschiede zwischen den Pasten beider Anschlusspads verhindert werden, da das kleinere immer vor dem größeren Lotdepot aufschmilzt (vgl. Bell et al. 2019: 100f.).
Ebenso kann die Transportgeschwindigkeit dem Tombstone-Effekt entgegenwirken. So steigt mit einer zunehmenden Geschwindigkeit das Risiko, dass das Lötgut nicht gleichmäßig durchwärmt wird und eine Lötstelle früher aufschmilzt als die andere (vgl. Bell et al. 2019: 101f.). 
Auch das Lötprofil beeinflusst die Tombstone-Bildung: In Abhängigkeit von der Lotpastenformulierung, dem Leiterplattendesign sowie Druck- und Bestücktoleranzen können die Tombstones sowohl beim linearen als auch beim sattelförmigen Profil vorkommen. Wenn Pads über Masseanbindung, mehr Kupferlagen in der Nähe, Vias etc. verfügen, tendiert die Lotpaste aufgrund der größeren thermischen Masse zu einem späteren Aufschmelzen (vgl. Bell et al. 2019: 102f.). Um diesem Effekt entgegenzuwirken, kann das Sattelprofil von Vorteil sein, weil es durch die Haltephase die Temperaturverteilung in der Baugruppe homogenisiert.

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