Lötbrücken auf Leiterplatten: Ursachen, Erkennung und Vorbeugung

Eine Lötbrücke ist eine unbeabsichtigte Lotverbindung zwischen zwei benachbarten Pads, Anschlussbeinen oder Anschlussflächen, die elektrisch getrennt sein sollten, und erzeugt einen Kurzschluss auf der bestückten Baugruppe. Am häufigsten tritt sie an Fine-Pitch-Bauteilen wie QFPs, SOICs, QFNs und Steckverbindern auf, bei denen der Abstand zwischen benachbarten Pads so klein ist, dass überschüssige oder verlaufene Lotpaste beim Reflow zusammenfließen kann.

Was verursacht Lötbrücken?

Lötbrücken entstehen durch zu viel Lot an der falschen Stelle vor dem Reflow oder durch flüssiges Lot, das ungehindert dorthin fließen kann, wo es nicht hingehört:

• Lotpaste: Paste, die sich erwärmt, Feuchtigkeit aufgenommen oder ihre Standzeit auf der Schablone überschritten hat, verliert an Viskosität und verläuft zwischen den Pads, bevor sie schmilzt.
• Schablone: für das Pad zu große Öffnungen, eine für den feinsten Pitch der Baugruppe zu dicke Schablone, schlechte Abdichtung zur Leiterplatte oder eine verschmutzte Unterseite, die Paste zwischen die Pads schmiert. Eine falsch ausgerichtete Schablone versetzt jedes Depot in Richtung seines Nachbarn.
• Druckparameter: zu hoher Rakeldruck, verschlissene Rakel und zu seltene Unterseitenreinigung der Schablone.
• Reflow-Profil: Eine schnelle Aufheizrate in der Vorheizung verursacht Heißverlaufen (Hot Slump), bevor die Paste schmilzt, und eine lange Zeit über Liquidus gibt dem flüssigen Lot mehr Zeit, einen schmalen Spalt zu überbrücken.
• Bestückung: Hohe Bestückkraft drückt Paste unter den Anschlussbeinen hervor, und ein versetztes Bauteil schiebt seine Beine in Richtung des benachbarten Pads.
• Bauteil- und Paddesign: fehlender Lötstoppsteg zwischen Fine-Pitch-Pads, zu große Pads sowie verbogene oder nicht koplanare Anschlussbeine.

Dasselbe Verlaufen und dieselbe überschüssige Paste, die Fine-Pitch-Beine überbrücken, erzeugen auch lose Lotkugeln; Linien, die gegen Lötbrücken kämpfen, sehen daher oft auch Lotkugeln.

Wie werden Lötbrücken erkannt?

Die manuelle Sichtprüfung funktioniert bei grobem Pitch, wird bei Fine Pitch aber mit zunehmender Ermüdung der Prüfer unzuverlässig, und Brücken unter einem Bauteilkörper sind überhaupt nicht sichtbar.

Die SPI (Lotpasteninspektion) kann keine Lötbrücke sehen, weil Brücken erst im Reflow entstehen. Sie sieht aber die Vorstufen: Pastenbrücken, zu viel Volumen und versetzte Depots. Diese Leiterplatten vor der Bestückung anzuhalten, ist die günstigste Korrektur.

Die 2D-AOI ist die Standardprüfung nach dem Reflow für sichtbare Brücken zwischen Gullwing-Anschlüssen und Chip-Anschlüssen, wo sich eine Brücke als durchgehendes Lot über den Spalt zeigt. Die 3D-AOI ergänzt die Höhe und hilft so, eine echte Lötbrücke von Flussmittelrückständen oder einer Reflexion zu unterscheiden, die im 2D-Bild nur wie eine Brücke aussieht. Die AXI (automatische Röntgeninspektion) ist für verdeckte Lötstellen nötig: BGAs, QFN-Mittenpads und andere Bauteile mit unten liegenden Anschlüssen.

Lötbrücken sind Punkt 08 im Prüfumfang von DaoAI: unbeabsichtigte Lotverbindungen zwischen benachbarten Pads oder Anschlussbeinen, auch bei QFP-Gehäusen. Brücken zwischen benachbarten THT-Pads nach dem Wellenlöten sind eine separate Prüfung, Punkt 13, die bei der Prüfung nach der Welle auf der A3 und bei der DIP-/THT-Prüfung auf der P3 und P5 läuft. Wenn die Maschine das Prüfprogramm aus einem Golden Board (Referenzbaugruppe) erstellt, erzeugt die KI-gestützte automatische Programmierung die Pad-, Pin- und Brückenbereiche selbst, und Sie wählen je Gehäusetyp, ob Brückenbereiche geprüft, nur erzeugt oder übersprungen werden.

Pseudofehler sind der übliche Grund, warum Brückenprüfungen abgeschaltet werden. Bei DaoAI bringt das Bediener-Feedback dem Modell bei, welche Abweichungen akzeptabel sind, während Lötbrücken Prüfziele bleiben.

So verhindern Sie Lötbrücken

Beheben Sie Lötbrücken zuerst am Drucker, denn die meisten Ursachen zeigen sich schon vor der Bestückung in den SPI-Daten. Gleichen Sie die Werte mit dem Datenblatt Ihrer Paste und Ihrem Schablonenlieferanten ab.

Wenn Lötbrücken an Ihrer aktuellen Prüfung vorbeirutschen oder Brückenprüfungen so viele Pseudofehler erzeugen, dass sie abgeschaltet werden, senden Sie uns eine Ihrer eigenen Baugruppen, und wir testen sie kostenlos für Sie.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist der Unterschied zwischen einer Lötbrücke und einem Kurzschluss?

Eine Lötbrücke ist eine physische Ursache eines Kurzschlusses: Lot, das zwei Leiter verbindet, die getrennt sein sollten. Kurzschlüsse können auch durch Rückstände, Fehler der unbestückten Leiterplatte oder falsch platzierte Bauteile entstehen.

Kann die SPI Lötbrücken verhindern?

Die SPI kann keine Brücke sehen, da diese erst beim Reflow entsteht, erkennt aber die Ursachen: Pastenbrücken nach dem Druck, zu viel Volumen und versetzte Depots. Werden diese Leiterplatten vor der Bestückung angehalten, lassen sich die meisten druckbedingten Brücken verhindern.

Kann eine AOI Lötbrücken unter einem QFN oder BGA erkennen?

Nein. Die optische Inspektion sieht nur, was von oben sichtbar ist, daher brauchen Brücken unter einem Bauteilkörper eine Röntgeninspektion (AXI), während die AOI Brücken zwischen sichtbaren Anschlussbeinen und Anschlussflächen abdeckt.

Wie repariert man eine Lötbrücke?

Flussmittel auftragen und das überschüssige Lot mit einem Lötkolben oder Entlötlitze entfernen, dann erneut prüfen. Wenn an derselben Stelle immer wieder Brücken entstehen, korrigieren Sie stattdessen die Schablone oder den Druckprozess.