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Löten Voidfreies Reflow-Löten

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Bildsensoren für Sony-Industrie-Kameras stellen aufgrund ihres Gehäuses hohe Ansprüche an die Löt-Technik.

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Weptech Elektronik setzt eine Fertigungstechnologie ein, mit der auch die Sony CMOS-Sensoren im kostengünstigen Konvektions-Verfahren voidarm und langzeitstabil auf Leiterplatten aufgelötet werden können.
Weptech Elektronik setzt eine Fertigungstechnologie ein, mit der auch die Sony CMOS-Sensoren im kostengünstigen Konvektions-Verfahren voidarm und langzeitstabil auf Leiterplatten aufgelötet werden können.
(Bild: Weptech)

CMOS-Bildsensoren IMX174 und IMX249 mit 2,3 Megapixel und bis zu 165 fps sind die neue Referenz bei Sensitivität, Rauscharmut und Geschwindigkeit. Sony hat Varianten mit unterschiedlichen Auflösungen, Funktionen und Preiskategorien angekündigt, so dass jeder große Industriekamerahersteller auf diese Sensorlinie setzt. Beim herkömmlichen und kostengünstigsten Verfahren zur Kamerafertigung bestückt ein Automat die Leiterplatten mit sämtlichen elektronischen Bauteilen inklusive des Bild-Sensors und verfährt danach – ebenfalls automatisch – die Baugruppe in den direkt angeschlossenen Lötofen. Dieser verbindet die Bauteile im so genannten Reflow-Konvektionsverfahren elektrisch und mechanisch mit der Platine. Durch den hohen Automatisierungsgrad lassen sich so kleine wie große Stückzahlen schnell und kosteneffizient produzieren. Allerdings gelingt dies nur durch eine aufwendige Abstimmung von Leiterplattenoberfläche, Lotpaste und Lötprofil. In einem Standard-Lötprozess können die Kriterien der IPC-A610 hinsichtlich der Poren im Lot kaum erreicht werden.

Bewährtes Verfahren ist unzureichend

Bei flächigen Lötstellen ist Vakuum-Kondensationslöten ein gutes Verfahren zur Herstellung von porenarmen Lötverbindungen. Das Verfahren wird oft für Komponenten angewandt, bei welchen neben der elektrischen Verbindung auch Wärmeleitung und Stromdichte eine Rolle spielen. Bei den CMOS-Sensoren führen jedoch das hohe Gewicht und der geringe Abstand zur Leiterplattenoberfläche trotz optimierter Vakuum-Unterstützung zu schlechteren Löt ergebnissen. Zwar sinkt das Volumen der Poren, das Verschleppen von Lot durch den plötzlichen Gasaustritt aus der Lötstelle ist aber selbst bei feiner Vakuum-Dosierung nicht zu verhindern. Auch ist das Verfahren nicht wirtschaftlich, da die Lötanlagen meistens nicht in einer vollautomatischen Fertigungslinie stehen, sondern als Batch-Anlagen betrieben werden und dadurch zusätzliche Kosten verursachen.

Stabile Lötverbindung

Weptech Elektronik ist es gelungen, das Reflow-Verfahren im Konvektionsofen für Bauteile im LGA-Gehäuse zu optimieren. Das Verfahren liefert auch bei den CMOS-Sensoren stabile Lötverbindungen mit sehr kleinen Poren. „Durch eine Vorbehandlung und eine Abstimmung der Prozessparameter können die Sensoren unter Einhaltung der Hersteller-Empfehlung schonend und nahezu porenfrei in Linie gelötet werden. Der Prozess ist reproduzierbar und robust, dies haben die von uns in unterschiedlichen Losen gefertigten Kameras bei Stresstests mit Klimakammer, Langzeitbetrieb und On/Off-Betrieb bewiesen,“ verrät Walter Quinttus, Technologie-Ingenieur bei Weptech. (br)

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