Was bietet Loeten mit Vakuumprofilen?

Nachdem im ersten Teil der Einstieg in das Thema Löten mit Vakuumprofilen (http://www.rehm-group.com) gefunden wurde, folgt nun im zweiten Teil eine Vertiefung und die Diskussion der erzielten Lötergebnisse.

In Gesamtlayout der verwendeten Testboards sind auf jeder Leiterplatte zwei identische Aperturen pro Variation vorgesehen.

Die beiden Schablonen wurden hierbei noch in der Dicke und in der Herstellungsart variiert. Eine Schablone wurde ohne zusätzliche "Veredelungsschritte" mit einer Dicke von 120m verwendet. Als Gegenstück dazu wurde die andere Hälfte der Boards mit einer plasmabeschichteten und elektropolierten Variante und einer Schablonendicke von 110m verwendet.

Ein Unterschied der Lötprofile kann durch den Einsatz eines gesteuerten Vakuumprofils erreicht werden. Im Vorheizbereich wurde ein sogenanntes Vorvakuum eingesetzt, welches den Versuchsablauf stabilisiert, da die Lötversuche über einen Tag verteilt waren uns somit z.B. die Feuchtigkeitsaufnahme der Lotpaste zu Verfälschungen im Ergebnis führen kann. Durch die Absenkung des Druckes lassen sich hier stabile Verhältnisse realisieren.

Durch den Einsatz des Hauptvakuums zur Reduzierung der Voidbildung wurde die Zeit über Liquidus um 30s verlängert. Dabei wurde ein Enddruck von 10mbar und eine Haltezeit von 10s eingestellt. Da eine Voidreduzierung hauptsächlich im schmelzflüssigen Zustand erfolgen muss und nicht beliebig schnell erfolgen kann und darf, muss eine Verlängerung der Aufschmelzzeit in Kauf genommen werden.

Beim Vergleich des Lötergebnisses zweier Profile können leichte Unterschiede bei den Apertur bezogenen Ergebnissen erkannt werden, diese können aber nicht als signifikant eingestuft werden. Signifikant ist hier das Ergebnis bei dem Vakuumwert von 10mbar mit dem alle Lötstellen mit einem Voidanteil kleiner 2% erzeugt wurden.

Das Ergebnis aus dem Extremvergleich von Löten bei Umgebungsdruck und Vakuum mit 10mbar wird auch durch den Testlauf bei 100mbar bestätigt. Auch hier kann der Voidanteil (kleiner 3%) und die Voidanzahl signifikant reduziert werden. Zudem kann hier die Wahl der Aperturgeometrie und der Schablonenart ebenso wenig das Ergebnis beim Vakuumlöten signifikant beeinflussen. Subjektiv bekommt man allerdings den Eindruck dass hier die Plasmaschablone tendenziell etwas weniger Voiding hinterlässt. Was sich durch das bessere Auslösen der Paste und den damit verbundenen stabileren Druck zurückführen lassen könnte. Damit wäre der stabile und gleichbleibende Pastendruck als Einflussparameter zu berücksichtigen.

Zusammenfassung
Das Löten mit dem gezielten Einsatz von Vakuum kann zu einer deutlichen Reduzierung der Voidanzahl und des Voidgehaltes beitragen. Damit keine negativen Einflüsse wie Schädigung sensitiver Bauteile oder Lötspritzer auftreten, sollte die Druckkurve ebenso profiliert werden können wie ein Temperaturprofil. Der Einsatz von verschiedenen Aperturgeometrien oder verschieden beschichteter Schablonen müssen beim Vakuumlöten nicht zwangsläufig signifikante Unterschiede zeigen. Die Theorie von Ausgasungskanälen können hier nicht bestätigt werden, da diese schon im Vorheizbereich verschwinden. Viel mehr kann die Aufteilung eines großen Massepads positiven Einfluss auf das Druckverhalten und die Druckstabilität (siehe z.B. Ausschöpfen/Scooping etc.) haben, welches zu einem besseren Ergebnis führen kann. Genauso wenig kann ein pauschaler Druckwert angegeben werden, der immer zum optimalen Ergebnis führt. Abhängig von der Nassschichtdicke, der gewählten Lotpaste und der Schablonenapertur können Ergebnisse kleiner 2% Voidanteil mit Druckwerten zwischen 10mbar und 100mbar erreicht werden.
Mit der Idee kleine, günstige Luftanlagen mit einer zu öffnenden Prozesskammer zu bauen wurde 1990 die Firma Rehm gegründet. Durch "Einfach. Mehr. Ideen." im Bereich thermische Systemlösungen für Elektronikindustrie, ist Rehm heute Technologie- und Innovationsführer für die moderne und wirtschaftliche Elektronik-Baugruppen-Fertigung. Als global agierender Hersteller von Löt- und Trocknungssystemen sind wir in allen relevanten Wachstumsmärkten vertreten und realisieren als Partner für unsere Kunden, Fertigungslösungen, die Standards setzen.

Langjährige Partnerschaften mit unseren Kunden, die Zusammenarbeit mit renommierten Instituten und ein umfassendes Know-How sichern auch zukünftig unseren Erfolg. Mit einem hohen Eigenfertigungsanteil bieten wir unseren Kunden die passende Lösung für individuelle Anforderungen.
Rehm Thermal Systems GmbH
Abteilung Marketing
Leinenstrasse 7
89143 Blaubeuren-Seissen
+49 7344 9606-0

http://www.rehm-group.com/

Pressekontakt:
APROS Int. Consulting & Services
Volker Feyerabend
Rennengaessle 9
72800 Eningen
info@APROS-Consulting.com
07121-9809911
http://www.apros-consulting.com

Nachdem im ersten Teil der Einstieg in das Thema Löten mit Vakuumprofilen (http://www.rehm-group.com) gefunden wurde, folgt nun im zweiten Teil eine Vertiefung und die Diskussion der erzielten Lötergebnisse.

In Gesamtlayout der verwendeten Testboards sind auf jeder Leiterplatte zwei identische Aperturen pro Variation vorgesehen.

Die beiden Schablonen wurden hierbei noch in der Dicke und in der Herstellungsart variiert. Eine Schablone wurde ohne zusätzliche "Veredelungsschritte" mit einer Dicke von 120m verwendet. Als Gegenstück dazu wurde die andere Hälfte der Boards mit einer plasmabeschichteten und elektropolierten Variante und einer Schablonendicke von 110m verwendet.

Ein Unterschied der Lötprofile kann durch den Einsatz eines gesteuerten Vakuumprofils erreicht werden. Im Vorheizbereich wurde ein sogenanntes Vorvakuum eingesetzt, welches den Versuchsablauf stabilisiert, da die Lötversuche über einen Tag verteilt waren uns somit z.B. die Feuchtigkeitsaufnahme der Lotpaste zu Verfälschungen im Ergebnis führen kann. Durch die Absenkung des Druckes lassen sich hier stabile Verhältnisse realisieren.

Durch den Einsatz des Hauptvakuums zur Reduzierung der Voidbildung wurde die Zeit über Liquidus um 30s verlängert. Dabei wurde ein Enddruck von 10mbar und eine Haltezeit von 10s eingestellt. Da eine Voidreduzierung hauptsächlich im schmelzflüssigen Zustand erfolgen muss und nicht beliebig schnell erfolgen kann und darf, muss eine Verlängerung der Aufschmelzzeit in Kauf genommen werden.

Beim Vergleich des Lötergebnisses zweier Profile können leichte Unterschiede bei den Apertur bezogenen Ergebnissen erkannt werden, diese können aber nicht als signifikant eingestuft werden. Signifikant ist hier das Ergebnis bei dem Vakuumwert von 10mbar mit dem alle Lötstellen mit einem Voidanteil kleiner 2% erzeugt wurden.

Das Ergebnis aus dem Extremvergleich von Löten bei Umgebungsdruck und Vakuum mit 10mbar wird auch durch den Testlauf bei 100mbar bestätigt. Auch hier kann der Voidanteil (kleiner 3%) und die Voidanzahl signifikant reduziert werden. Zudem kann hier die Wahl der Aperturgeometrie und der Schablonenart ebenso wenig das Ergebnis beim Vakuumlöten signifikant beeinflussen. Subjektiv bekommt man allerdings den Eindruck dass hier die Plasmaschablone tendenziell etwas weniger Voiding hinterlässt. Was sich durch das bessere Auslösen der Paste und den damit verbundenen stabileren Druck zurückführen lassen könnte. Damit wäre der stabile und gleichbleibende Pastendruck als Einflussparameter zu berücksichtigen.

Zusammenfassung
Das Löten mit dem gezielten Einsatz von Vakuum kann zu einer deutlichen Reduzierung der Voidanzahl und des Voidgehaltes beitragen. Damit keine negativen Einflüsse wie Schädigung sensitiver Bauteile oder Lötspritzer auftreten, sollte die Druckkurve ebenso profiliert werden können wie ein Temperaturprofil. Der Einsatz von verschiedenen Aperturgeometrien oder verschieden beschichteter Schablonen müssen beim Vakuumlöten nicht zwangsläufig signifikante Unterschiede zeigen. Die Theorie von Ausgasungskanälen können hier nicht bestätigt werden, da diese schon im Vorheizbereich verschwinden. Viel mehr kann die Aufteilung eines großen Massepads positiven Einfluss auf das Druckverhalten und die Druckstabilität (siehe z.B. Ausschöpfen/Scooping etc.) haben, welches zu einem besseren Ergebnis führen kann. Genauso wenig kann ein pauschaler Druckwert angegeben werden, der immer zum optimalen Ergebnis führt. Abhängig von der Nassschichtdicke, der gewählten Lotpaste und der Schablonenapertur können Ergebnisse kleiner 2% Voidanteil mit Druckwerten zwischen 10mbar und 100mbar erreicht werden.
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