In der Begrüßung wiesen Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems, und Bernd Müller, Siemens AG CT, darauf hin, dass der Großteil der hier vorgetragenen Ergebnisse auf Untersuchungen des AK Poren basiert, an dem namhafte Forschungsinstitute und Systemhersteller beteiligt sind.
Voids un Zuverlässigkeit
Den „Einfluss der Voids auf die Zuverlässigkeit von Lötstellen“ erläuterte Klaus Wilke, Siemens AG CT T, Berlin. Reflow- und wellengelötete Lötverbindungen sind prinzipiell voidbehaftet in unterschiedlicher Ausprägung und aufgrund unterschiedlicher Ursachen – Ausnahme: Vakuumlöten. Das betrifft bleifreie wie auch bleihaltige Lötverbindungen. Für Lötverbindungen hat sich generell die Verwendung des 25 %-Wertes verbreitet. Dabei wird der Einfluss von Voids auf die Zuverlässigkeit (im Limit der 25 %) als eher gering eingeschätzt.
Die Richtlinie IPC-7095B – Design and Assembly Process Implementation for BGAs(März 2008) erlaube eine differenzierte Betrachtung des Themas Voiding (vs. IPC-A-610E) für BGAs und der Zuordnung von Voids nach Arten, Klassen und der Quantifizierung und eine Festlegung von Akzeptanzkriterien entsprechend BGA-Pitch.
Lotpasten für voidarme Lötstellen
Dass es „Lotpasten für voidarme Lötstellen“ geben kann, erörterte Gerjan Diepstraten, Balver Zinn. Er machte deutlich, dass eine gezielt für voidfreie Lötstellen entwickelte Lotpaste die Summe aus vielerlei Kompromissen sein müsste. Wenig Flussmittel kann weniger Voids bedeuten, reduziert aber die Benetzung, usw. usf.
Poren unter der Lupe
„In-situ-Untersuchungen zur Porenentstehung“ beschrieb Dr. Max H. Poech. Er stellte u. a. das Layout einer Testleiterplatte vor, die den Zusammenhang zwischen Flussmittel und Poren detektieren hilft.
Poren entstehen im Zusammenspiel von Flussmittel, Temperatur, Zeit und Atmosphäre mit den zu benetzenden Oberflächen. Die Oberflächenspannung bestimmt die Lötstellen-Geometrie und sie ist auch für die Poren maßgebend. Einfache Modellrechnungen zeigen Zusammenhänge auf, die mit experimentellen Erfahrungen im Einklang stehen.
„Charakterisierung der Benetzung und Korrelation mit den Voidings“ war das Thema von Dr.-Ing. habil. Heinz Wohlrabe, TU Dresden. Es sind Zusammenhänge des Voidings zur Benetzung erkennbar. Die hohen Streuungen zeigen aber, dass die Benetzung nur ein, wenn auch wesentlicher Baustein für das Voiding ist, aber es gibt noch viele andere.
Gute Benetzungseigenschaften (gemessen am Spreiting) senken das Voiding von Flächenlötungen (inklusive Chips) beim Konvektionslöten.
Schlechte Benetzungseigenschaften ergeben bei BGAs niedrigere Voidgehalte. Eine verzögerte Benetzung beim BGA verzögert auch den Kollaps der Ball-Lotkombination beim Konvektionslöten. Dies hält die Oberfläche der Balls für eine gewisse Zeit auf den Ausgangszustand und erleichtert das Austreten der Gase.
Der Zusammenhang zu den Benetzungseigenschaften ist bei Flächenlötungen signifikanter ausgeprägt. Ein gutes Benetzen erleichtert das Fließen der Gaseinschlüsse innerhalb der Flächenlötungen. Das Dampfphasenlöten unter Vakuum minimiert dagegen Voids wesentlich. Hauptquelle dieser Minimierung ist der durch das Vakuum geschaffene Druckunterschied und weniger das gute Benetzungsverhalten in der Dampfphase.
Eine Expertendatenbank, die über die Rehm-Homepage verfügbar ist, erläutert die Mechanismen der Voidentstehung und der Ausgasung und hilft, die wesentlichen Einflussgrößen zu identifizieren.
In sehr übersichtlicher Art und Weise werden die Einflussgrößen und ihre Wechselwirkungen untereinander in Bezug auf die jeweiligen Zielgrößen dargestellt. Verschiedene Grafiken und Paretocharts helfen, die teilweise komplexen Zusammenhänge deutlich zu machen. Daraus können Schlussfolgerungen abgeleitet werden, wie für bestimmte Einsatzfälle die Voids minimiert werden können.
Vakuumlöten
„Vakuumlötanlagen für das voidarme Löten“ stellte Dr. Hans Bell, Rehm Thermal Systems, vor. Bei den Condenso X-Dampfhasenlötanalgen bewegt sich die Baugruppe ausschließlich horizontal durch die Anlage. Während des Dampfprozesses allerdings steht die Leiterplatte still. Somit können die Bauteile im aufgeschmolzenen Lotzustand nicht versehentlich verrutschen. Kommt Vakuum hinzu wie bei der XPHS kann der Durchsatz der Anlage durch die 2-achsige Beladung erhöht werden.
Workshops in den Laborräumen der CT
Dirk Buße, Budatec, stellte die Batch-Vakuumlötanlage VS 160 vor.
Testen, Inspizieren und Analysieren mit Röntgenlösungen (2D, 2,5D, CT) demonstrierte Olaf Römer, ATEcare.
Benetzung – was ist das? Lutz Brudereck, Techno Lab, erläuterte die Zusammenhänge.
Zum Thema Zuverlässigkeit und Voids demonstrierten Klaus Wilke und Bernd Müller, Siemens CT Berlin, verschiedene Untersuchungsmethoden.
Hilmar Beine
(hb)
