Reflow-Löten wird häufig zur Herstellung von Leiterplatten eingesetzt. Es ermöglicht eine gleichmäßige Lötung für die große Vielfalt an benötigten Komponenten und Pad-Größen. Darüber hinaus ist es sehr einfach zu steuern und zu überwachen. Die Industrie nutzt Reflow-Löten seit vielen Jahren zur Herstellung von Leiterplatten. In diesem Leitfaden erklären wir, was Reflow-Löten ist, wie dieser kritische Prozess funktioniert, welche häufigen Fehler beim Reflow-Löten auftreten und vergleichen es mit dem Wellenlöten. Lesen Sie weiter.
Was ist Reflow-Löten?
Reflow-Löten ist ein Verfahren zum Befestigen von oberflächenmontierten Bauteilen auf einer Leiterplatte. Der Prozess beginnt mit dem Auftragen von Lötpaste auf die dafür vorgesehenen Pads der Leiterplatte. Anschließend werden die Bauteile auf die Paste gelegt und die Baugruppe in einem Reflow-Ofen erhitzt. Bei steigender Temperatur schmilzt die Lötpaste und schafft so starke elektrische und mechanische Verbindungen zwischen den Bauteilen und der Leiterplatte.
Vorteile des Reflow-Lötens
Reflow-Löten ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Verbindungen. Dies verhindert das Trennen von Drähten beim Löten benachbarter Drähte. Reflow-Löten verbessert zudem die Qualität der fertigen Leiterplatte und bietet viele weitere Vorteile, wie z. B.:
- Verbesserte Benetzbarkeit von Lötstellen und oberflächenmontierten Komponenten.
- Verbesserte Lötbarkeit einer Vielzahl elektronischer Komponenten.
- Verbesserte Verbindungsintegrität für entscheidende elektronische Anwendungen.
- Reduzierte Board-Verfärbung.
- Beseitigung von verkohlten Flussmittelrückständen auf Heizelementen und Platinen.
- Reduzierte Bildung von weißem Schleier durch die Oxidation von Kolophonium- oder Zinnflussmitteln
- Optimierte Leistung rückstandsarmer und No-Clean-Pasten.
- Verbesserte Flexibilität des Verfahrens zur Anpassung an eine große Vielzahl von Betriebsbedingungen.
Reflow-Lötprozess in der Leiterplattenherstellung: 6 Schritte
Das Reflow-Löten in der Leiterplattenherstellung umfasst mehrere Schritte. Wir werden sie Schritt für Schritt besprechen.
Lötpaste
Zuerst tragen wir die Lötpaste auf die Platine auf. Wir tragen sie nur auf die Bereiche auf, die gelötet werden müssen. Dies erreichen wir mit einer Lötpastenmaschine und einer Lötmaske. Sobald wir die Lötpaste aufgetragen haben, können wir mit dem nächsten Schritt fortfahren.
Aufsammeln und plazieren
Nach dem Auftragen der Lötpaste können wir die Bauteile platzieren. Üblicherweise verwenden wir eine automatisierte Maschine zum Aufnehmen und Platzieren der Bauteile. Dies liegt daran, dass die manuelle Platzierung aufgrund der großen Anzahl von Bauteilen und der erforderlichen Genauigkeit nicht praktikabel ist. Dabei ist jedoch ein sorgfältiger Umgang mit den Bauteilen erforderlich.
vorheizen
Wir müssen die Platinen stetig auf die gewünschte Temperatur bringen. Bei sehr hoher Heizrate werden die Komponenten oder die Platine durch die thermische Belastung beschädigt. Bei zu hoher Heizrate können einige Bereiche der Platine aufgrund der thermischen Belastung nicht die gewünschte Temperatur erreichen. Ist die Heizrate hingegen zu niedrig, erreicht die gesamte Platine möglicherweise nicht die gewünschte Temperatur.
Thermisches Einweichen
Sobald die Temperatur der Platine die gewünschte Temperatur erreicht hat, beginnen wir mit dem nächsten Schritt. Dieser wird oft als „Thermal Soaking“ bezeichnet. Dabei halten wir die Platine auf der gewünschten Temperatur. Dafür gibt es drei Gründe:
• Um sicherzustellen, dass in diesem Schritt Bereiche die erforderliche Temperatur noch nicht erreicht haben, sollten diese nachgebessert werden.
• Zum Entfernen flüchtiger Stoffe und Lötpastenlösungsmittel.
• Um das Flussmittel zu aktivieren.
Reflow
Der Reflow-Schritt ist der Schritt des Lötprozesses, bei dem die höchste Temperatur erreicht wird. In diesem Schritt schmilzt das Lot und bildet die benötigten Lötstellen. Das aktivierte Flussmittel sorgt für die metallurgische Verbindung, indem es die Oberflächenspannung an der Verbindungsstelle der beteiligten Metalle reduziert. Dadurch können die einzelnen Lötpulverkügelchen schmelzen und sich verbinden.
Kühlung:
Wir müssen die Platinen nach dem Reflow-Schritt so kühlen, dass die Bauteile nicht belastet werden. Durch eine geeignete Kühlrate können Sie einen Thermoschock der Bauteile und eine übermäßige intermetallische Bildung vermeiden. Wir nutzen meist einen Temperaturbereich von 30 bis 100 °C zum Kühlen der Platinen. Dieser Temperaturbereich ermöglicht eine schnelle Abkühlung, die zur Bildung einer sehr feinen Körnung beiträgt. Dadurch kann das Lot eine stabile mechanische Verbindung bilden.
Häufige Reflow-Lötfehler, auf die Sie achten sollten
Wie bei jedem Herstellungsprozess treten auch beim Reflow-Löten Mängel auf. Wir werfen einen kurzen Blick auf einige häufige Reflow-Lötfehler und wie Sie diese vermeiden können.
Lötspritzer
Lötspritzer entstehen, wenn Lötpaste ungleichmäßig auf der Lötstoppmaske klebt. Sie entstehen durch unsachgemäßen Einsatz des Flussmittels. Auch Verunreinigungen auf der Leiterplattenoberfläche können dazu führen. Sie lassen sich durch ausreichende Flussmittelmenge vermeiden und sollten unbedingt vermieden werden, da sie Kurzschlüsse verursachen können.
Lötstellen
Ein Lötfehler ist eine Lötstelle, die nicht ausreichend mit Lot benetzt ist. Er entsteht, wenn das Lot ein Pad nicht erreichen kann und dadurch ein offener Stromkreis entsteht. Ursachen hierfür sind Fehler in der Herstellungs- oder Designphase. Um Lötfehler zu vermeiden, sollten Sie die Lötpaste gleichmäßig verteilen.
Lötkugeln
Lötkugeln sind ein häufiger Fehler beim Reflow-Löten. Dabei handelt es sich um kleine Lötpastenkügelchen, die sich an Resist-, Leiter- oder Laminatoberflächen festsetzen. Diese können verschiedene Ursachen haben, beispielsweise einen ungünstigen Reflow-Temperaturbereich, die Verwendung verrosteter elektronischer Bauteile, unsachgemäßes Auftragen der Lötpaste oder ein ungenaues PCB-Design.
Lötmangel
Eine lötarme Verbindung ist eine Verbindung, die nicht genügend Lot enthält, um eine tragfähige Verbindung zu bilden. Sie entsteht meist durch unzureichende Erwärmung und kann zum Ausfall der gesamten Schaltung führen. Manchmal funktioniert eine lötarme Verbindung zunächst normal, versagt aber schließlich, wenn sich Risse bilden. Sie können eine lötarme Verbindung reparieren, indem Sie sie einfach erneut erhitzen und mehr Lötpaste hinzufügen.
Lötarme Verbindungen werden oft mit Lötlücken verwechselt. Sie sind jedoch nicht dasselbe. Lötlücken sind Lötstellen, an denen das Lot nicht hinkommt oder die aufgrund mangelnder Benetzung keine mechanische Verbindung bilden können. Eine lötarme Verbindung ist eine Verbindung, bei der die Lotmenge nicht ausreicht, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
Grabstein
PCB-Grabstein Tritt auf, wenn sich eine Seite eines Bauteils vom Pad abhebt. Das Lot sollte den Benetzungsprozess beginnen, indem es sich an beiden Pads festsetzt. Kann das Lot den Benetzungsprozess jedoch nicht an einem Pad abschließen, kann eine Seite des Bauteils kippen. Dies ähnelt einem typischen Grabstein, daher der Name dieses Defekts.
Tombstoning kann durch alles entstehen, was die Lötpaste auf einem Pad vor dem anderen zum Schmelzen bringt. Typische Ursachen sind die ungleichmäßige Dicke der mit dem Pad verbundenen Leiterbahnen oder ein fehlendes thermisches Entlastungsdesign. Bei Bauteilen mit großem Körper können diese in der Lötpaste verrutschen und dadurch in Form eines Grabsteins fixiert werden.
Lötbrücke
Viele Probleme können durch die Verwendung kleiner Komponenten entstehen und Lötbrücken In dieser Hinsicht ist Lötbrücken die wichtigste. Lötbrücken entstehen, wenn zwei oder mehr Lötstellen versehentlich miteinander verbunden werden. Dies geschieht meist durch die Verwendung großer oder breiter Lötspitzen und die Verwendung von zu viel Lötpaste. Das Verbinden einer Lötbrücke ist oft schwierig, da diese manchmal mikroskopisch klein ist. Ist eine Lötbrücke nicht erkennbar, kann dies zu einem Kurzschluss führen und die Bauteile beschädigen oder verbrennen.
Wir können eine Lötbrücke reparieren, indem wir den Lötkolben in die Mitte der Lötbrücke halten. Dadurch schmilzt das Lot und wir können es durchsaugen, um die Brücke zu durchbrechen. Bei zu großen Lötbrücken können wir einen Lötsauger verwenden.
Erhöhte Pads
Abgehobene Lötpads sind Lötpads, die sich von der Oberfläche einer Leiterplatte lösen. Dies geschieht meist durch übermäßige Hitze oder große Krafteinwirkung auf eine Lötstelle. Die Arbeit mit solchen Pads ist schwierig, da sie sehr empfindlich sind und sich von der Oberfläche lösen können. Bemühen Sie sich, das Pad vor dem Löten wieder auf der Leiterplatte zu befestigen.
Reflow-Löten vs. Wellenlöten: Was ist der Unterschied?
Zur Montage einer Leiterplatte werden zwei verschiedene Verfahren verwendet: Reflow-Löten und Wellenlöten. Beide Verfahren eignen sich für unterschiedliche Arten von Komponenten und Fertigungsanforderungen.
Im am häufigsten verwendeten Bereich wird das Reflow-Löten vorwiegend zum Platzieren von oberflächenmontierten Bauteilen verwendet. Es ist eine hervorragende Methode für kleine, empfindliche und hochdichte Bauteile.
Andererseits ist das Wellenlöten ein herkömmlicher Prozess für Durchgangslochkomponenten Dabei wird die Leiterplatte über eine Welle aus geschmolzenem Lot geführt, um die Anschlussleitungen der Komponente mit den Leiterplattenpads zu verschweißen. Während Reflow-Löten eine höhere Präzision bei Fine-Pitch-Komponenten erreicht, ist Wellenlöten für die Massenproduktion von bedrahteten Komponenten effektiver, insbesondere in Kombination mit Selektivlöten für gemischte Bauteilbestückungen.
Kurz gesagt: Bei der Wahl der Löttechnik sind die Art der Komponenten auf der Leiterplatte, die Komplexität der Montage und das gewünschte Produktionsvolumen ausschlaggebend für die Wahl dieser Methoden.
Fazit
Reflow-Löten ist ein Prozess, der Fachwissen und moderne Ausrüstung erfordert, da eine präzise Temperaturregelung und sorgfältige Handhabung entscheidend sind, um starke, zuverlässige Lötstellen zu gewährleisten. Das richtige Setup und qualifizierte Techniker sind unerlässlich, um Defekte zu vermeiden und optimale Ergebnisse zu erzielen. MOKO Technology verfügt über 8 automatische SMD-Montagelinien und ein hochmodernes Reflow-Löt-Setup. Dank unserer enormen Produktionskapazität und hochqualifizierter Techniker können Sie darauf vertrauen, dass wir die Komplexität des Reflow-Lötens präzise bewältigen. Wenn Ihnen die Ressourcen für das ordnungsgemäße Reflow-Löten Ihrer Leiterplatten fehlen oder Sie sich einfach nicht der Raffinesse hingeben möchten, können Sie sich gerne an uns wenden.
