Zu wenig Lot: Ursachen, Erkennung und Vorbeugung unzureichender Lötstellen

Eine unzureichende Lötstelle hat zu wenig Lot, um einen ordnungsgemäßen Lötmeniskus zwischen dem Anschlussbein oder der Anschlussfläche eines Bauteils und seinem Pad zu bilden. Die Verbindung besteht den elektrischen Test möglicherweise, ist aber mechanisch schwach. Im schlimmsten Fall wird aus zu wenig Lot eine offene Lötstelle ganz ohne Verbindung.

Was verursacht zu wenig Lot?

Zu wenig Lot ist meist ein Problem des Pastenauftrags: Es gelangte nicht genug Paste auf das Pad, oder das vorhandene Lot ist beim Reflow an eine andere Stelle geflossen. Die häufigsten Prozessursachen sind:

• Lotpaste: Auf der Schablone angetrocknete Paste löst sich schlecht und hinterlässt unvollständige Depots.
• Schablone: verstopfte oder zu kleine Öffnungen, ein niedriges Flächenverhältnis (Area Ratio), das die Paste in der Öffnung hält, oder eine für größere Bauteile auf einer gemischten Baugruppe zu dünn gestufte Schablone.
• Druckparameter: zu hohe Rakelgeschwindigkeit, zu geringer Druck, schlechte Leiterplattenunterstützung oder eine verschlissene Rakelkante – all das hinterlässt Fehlstellen und niedrige Depots.
• Reflow-Profil: Dochteffekt (Wicking), bei dem sich das Anschlussbein schneller erwärmt als das Pad und das Lot am Bein hochsteigt, sowie eine zu kurze Zeit über Liquidus für eine vollständige Benetzung.
• Bestückung: Bei einem versetzten Bauteil liegt ein Teil des Anschlusses nicht auf der Paste.
• Bauteil- und Paddesign: nicht verschlossene Vias in Pads, die das Lot abziehen, oxidierte Pads oder Anschlussbeine sowie Koplanaritätsprobleme der Anschlüsse. Ein Bein, das über seinem Pad steht, bekommt weniger Lot als seine Nachbarn – hier überschneidet sich zu wenig Lot mit abgehobenen Beinen (Lifted Leads).

Wie wird zu wenig Lot erkannt?

Die manuelle Sichtprüfung kann Lötmenisken an Chip-Enden und Gullwing-Anschlüssen beurteilen, nicht aber an J-Leads, QFNs oder allem mit verdeckter Lötstelle. Die Hauptschwäche ist die mangelnde Übereinstimmung zwischen verschiedenen Prüfern.

Die SPI ist das direkteste Werkzeug, weil sie Pastenvolumen, -höhe und -fläche auf jedem Pad vor der Bestückung misst. Ein niedriges Depot, das die SPI abfängt, bedeutet eine Leiterplatte, die gereinigt und neu bedruckt wird, statt nachgearbeitet zu werden.

Eine 2D-AOI beurteilt den Lötmeniskus danach, wie schräg einfallendes Licht von ihm reflektiert wird. Das funktioniert bei Standardlötstellen gut, kann aber durch Oberflächenbeschichtung und Reflexionen getäuscht werden. Eine 3D-AOI misst die Höhe der Lötstelle und macht aus der Meniskusbeurteilung eine Messung. Die AXI ist bei BGAs und Bauteilen mit unten liegenden Anschlüssen erforderlich, deren Lötstelle nicht sichtbar ist.

Im Prüfumfang von DaoAI deckt Punkt 05, Lötstellenqualität, zu wenig Lot, zu viel Lot und kalte Lötstellen ab, und Punkt 06 deckt offene oder ungelötete Verbindungen ab, sowohl in 2D- als auch in 3D-Konfigurationen. Für die Erkennung offener Lötstellen nutzt DaoAI ein vortrainiertes Modell, das mit repräsentativen Fehlern offener Lötstellen trainiert wurde, sodass die Entscheidung nicht allein auf Farbgrenzen beruht. Sie können das mitgelieferte Modell direkt verwenden und es dann lokal mit einer kleinen Anzahl von Proben aus Ihrer eigenen Linie feinabstimmen.

Das ist wichtig, weil ein Farbbereich, der breit genug ist, um jede gute Lötstelle durchzulassen, auch eine Lötstelle ohne Lot durchlassen kann. Die Annahmegrenzen für Lötstellen bleiben editierbar, sodass Ihr Qualitätsteam weiterhin die Kriterien festlegt.

So verhindern Sie zu wenig Lot

Behandeln Sie zu wenig Lot als Druckproblem, bis die SPI-Daten etwas anderes belegen. Gleichen Sie Schablonen- und Profilwerte mit dem Datenblatt Ihrer Paste und Ihrem Schablonenlieferanten ab.

Möchten Sie sehen, wie schwache und offene Lötstellen an Ihrem Produkt gemeldet werden? Senden Sie uns eine Ihrer eigenen Baugruppen, und wir testen sie kostenlos für Sie.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist der Unterschied zwischen zu wenig Lot und einer offenen Lötstelle?

Eine unzureichende Lötstelle hat eine gewisse Lötverbindung, aber nicht genug Lot, um den geforderten Meniskus zu bilden. Eine offene Lötstelle hat überhaupt keine Lötverbindung zwischen Anschlussbein und Pad.

Fällt zu wenig Lot im elektrischen Test auf?

Oft nicht, weil auch eine dünne Lötstelle noch leiten kann. Deshalb ist eine optische oder Röntgenprüfung nötig, denn die Lötstelle kann später unter Temperaturwechseln oder Vibration reißen.

Ist SPI oder AOI besser geeignet, um zu wenig Lot zu erkennen?

Die SPI erkennt die häufigste Ursache, niedrige Pastendepots, bevor Bauteile bestückt werden. Die AOI prüft die fertige Lötstelle nach dem Reflow, deshalb nutzen die meisten Linien mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen beides.

Hilft eine 3D-AOI bei zu wenig Lot?

Ja. Eine 3D-AOI misst die Höhe der Lötstelle, statt sie aus Reflexionen abzuleiten. Das hilft bei glänzenden Oberflächen, bei denen 2D-Bilder in die Irre führen können.