BECKTRONIC FAQs

Schon gewusst?


Hier entsteht in den nächsten Wochen eine Übersicht der am häufigsten durch unsere Kunden gestellten Fragen rund um die Themen:

  • Optimierung von SMD-Schablonen
  • Lotpastendruck
  • Schnellspannsysteme 
  • BECKTRONIC-Produkte und -Leistungen

Was sind die optimalen Kontakt-/ Landeflächen bei Chip-Bauformen?

Die optimale Position der Bauteilkontaktfläche zu der Leiterplattenlandefläche sowie deren Pastenauftrag hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf das Lötergebnis von SMD-Bauteilen. Dies gilt auch bei vermeintlich einfachen Chip-Bauteilen. Nicht selten kommt es hier zu verstärkten Lötproblemen, weil das Größenverhältnis bzw. auch die Position nicht aufeinander abgestimmt wurde.

Im optimalen Fall befindet sich die Landefläche exakt unter der Kontaktfläche des Bauteils. Hier sollte die Fläche nach außen leicht größer sein, um einen sauberen Meniskus abzubilden. Wenn möglich, sollten die LP-Flächen nicht wesentlich nach innen unter den Bauteilkörper ragen. Die empfohlenen Werte richten sich nach der genauen Bauform bzw. Größe. Beispielhaft sei hier die Bauform 0603 erwähnt. Deren Abmessung liegt bei ca. 1,6 mm x 0,8 mm.

Die passenden Landeflächen haben eine Größe von 0,5 mm x 0,9 mm, wobei ein Innenabstand von ca. 0,9 mm empfehlenswert ist. Diese Werte versprechen bei exakt angepasster Bepastung ein optimales Lötergebnis. Aufgrund von verschiedenen Faktoren ist es unter Umständen nicht immer möglich diese Werte einzuhalten. Ein entsprechend optimierter Pastenauftrag kann dennoch zum Ziel führen. Wir von BECKTRONIC stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. 

Wie kann ein stabiles, reproduzierbares Absenken und Kontaktieren von QFN-Bausteinen erreicht werden?

Das passende Pastenvolumen ist für ein optimales Lötergebnis unumgänglich. Speziell die Volumenanbindung der "Massefläche" des Exposed-Pads ist entscheidend. Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn der Pastenauftrag dieser Fläche die Gesamtfläche der umliegenden Kontakte um maximal 100 % übertrifft. Darüber hinaus spielt die Aufteilung (Rasterung) der Bepastung  eine wesentliche Rolle. Sie unterstützt bzw. begünstigt das Entgasen der Flussmittelrückstände. Ebenso sind eventuell vorhandene Vias innerhalb der Exposed-Pad-Fläche zu berücksichtigen. Hier gilt es zu beachten, dass während des Pastenauftrags sowie während des Reflowprozesses keine Paste unkontrolliert auf der Unterseite austritt. 

Der Pastenauftrag der Kontaktpins ist abhängig von deren exakter Position und der Beschaffenheit der Kanten (benetzt oder unbenetzt), entsprechend angepasst erfolgt der Pastenauftrag.

Wie muss die Schablone aufgebaut sein, um einen Bauteilmix von 0201 über 2010 Bauteile bis hin zu THT-Bauteilen fehlerfrei zu bestücken?

Heute kommt es immer häufiger vor, dass eine Leiterplatte einen starken Mix von unterschiedlichen Bauformen beinhaltet. Große Bauteile oder Strukturen mit großer Wärmekapazität welche in der Nähe von sehr kleinen Bauformen liegen, können zu Lötproblemen führen (Thermische Abschattung). Generell gilt es dabei zu beachten, dass jede Bauform für sich ihr optimales Pastenvolumen erhält. Durch ein angepasstes Schablonenlayout kann man einzelne Mixstrukturen kompensieren.

Sollte die Komplexität und Differenz in den geforderten Pastenvolumina aber zu groß sein, ist eine Schablone in Stufenausführung das Mittel der Wahl. Dabei werden innerhalb einer Schablone unterschiedliche Materialstärken realisiert. Jeder einzelne Bereich kann dann optimal auf die Bedürfnisse der Baugruppe abgestimmt werden. Da jedes Layout anders aufgebaut ist, berät BECKTRONIC immer individuell und ausgerichtet an den Anforderung des Kunden. Hierbei werden u.a. folgende, entscheidende Parameter analysiert und berücksichtigt: die Bauteilgeometrie, der Lötstoppbereich, die Bauteilanbindung, Lötverfahren, Pastentyp sowie Rakelrichtung.

Wie lässt sich Tombstoning vermeiden?

Das Pastenvolumen sollte an die Chip-Bauform angepasst und bei Bedarf optimiert werden. Wirkungsvolle Optionen sind hier Flächen- und Designanpassungen. In der Vergangenheit haben sich besonders die Häuschenform (home plate) und die invertierte Hausform (bow tie) bewährt. Speziell die "bow tie"-Ausführung kommt verstärkt zum Einsatz. Ergänzend muss auf die Position der Bepastung geachtet werden. Entsteht ein Druckversatz zwischen Landefläche und Pastenauftrag, führt das exakte Positionieren auf der Sollposition zu einem erhöhten Grabsteinrisiko.

Wie kann ich die Lufteinschlüsse (Voids) reduzieren?

  • Schablone:
    Voids (Lunker) entstehen, wenn das Flussmittel einen weiten Weg bis zur Außenkante einer Bauteilfläche (bis zur Bepastungskante) zurücklegen muss. Um einen besseren, homogeneren Abtransport des Flussmittels zu gewährleisten, werden Flächen (ab ca. 6-8 mm²) i. d. R. gerastert ausgeführt.
  • Lot:
    Außerdem neigen Lotpasten mit einem geringeren Anteil von Flussmittel tendenziell weniger zur Bildung von Voids.
  • Lötprozess:
    Auch die Optimierung des Lötprozesses mit Hilfe unterschiedlicher Luftdruckvarianten (Über- als auch Unterdruck) beeinflusst die Voidbildung signifikant. So wird z. B. unter Stickstoffzugabe bei Reflow- oder Wellenlöten ein verbessertes Lötergebnis erzielt. Der Stickstoff dient als Schutzgas, das die Oxidation des Lotes und der Bauteile durch Sauerstoff vermindert. Außerdem wird die Oberflächenspannung des flüssigen Lotes positiv beeinflusst.

Wie kann ich das "Absprengen" (Popcorn-Effekt) von Bauteilen verhindern?

Grund hierfür sind in sich geschlossene Hohlräume unter Bauteilen (Wärmeableitung im exposed Pad eines QFN's) oder innerhalb großflächiger Pastenflächen sowie „Plugged Vias“ (Durchsteiger), die aber nicht richtig verschlossen sind. Lufteinschlüsse führen an dieser Stelle zu einem explosionsartigen Prozess. Sollten die Vias nicht vollständig nach IPC 4761 Typ VI verschlossen sein, kann die eingeschlossene Luft nicht entweichen und es entsteht ein Überdruck unter dem Bauteilkörper. Um diesem Prozess entgegenzuwirken, sollte die Paste im Schmelzprozess möglichst nicht in diese Hülsen fließen bzw. selbige verschließen. Generell ist auch auf den Feuchtigkeitsgehalt von SMD-Bauteilen und Leiterplatten zu achten. Es kann sonst zu einer unerwünschten Delamination (der LP-Oberfläche) oder dem Aufbrechen von SMD-Bauelementen führen. Abhilfe kann hier ein vorgeschalteter Temperprozess (Backen) bieten.

Wie kann ich das Verdrehen bzw. Kippen von Bauteilen vermeiden?

Auch an dieser Stelle kann die Anpassung der Flächenbepastung die Lösung sein. Bei zylindrischen Bauformen wie Melf oder Mikro-Melfs kann eine konkave Innenseitenausführung oder die U-Form Bepastung eine sichere Positionierung auch nach dem Lötprozess garantieren. Bei QFN-Bauformen unterstützt eine Reduzierung und Rasterung des exposed Pads die Arretierung und das gleichmäßige Absenken selbiger.

Newsletter

Becktronic ist Mitglied im Fachverband