Bei der Herstellung PCB Bei Leiterplatten werden die elektrischen Verbindungen zwischen den elektronischen Bauteilen und der Leiterplatte durch das Verlegen von Drähten auf der Oberfläche der Leiterplatte, den Einbau von elektronischen Bauteilen und das anschließende Löten hergestellt. Gute Verbindungen und die Festigkeit der Lötstellen sind entscheidend für den normalen Betrieb von Leiterplatten.
1. Konstruktionszwecke von ungefüllten Lötverbindungen
- Elektrische Prüfung: Freiliegende Kupferflächen dienen als Testpunkte für Oszilloskope, Flying-Probe-Tester und andere ähnliche Geräte.
- Prozessüberprüfung: Post-Reflow/Wellenlöten, Testpunkte zur Validierung der Prozessparameter.
- Besondere Designanforderungen
- Wärmeableitung: Freiliegendes Kupfer in Hochstrombahnen verbessert die thermische Leistung (erfordert Berechnungen zur Strombelastbarkeit).
- RF-Fehlersuche: Unmaskierte Impedanztestpunkte für Hochfrequenzschaltungen (Vergoldung empfohlen).
2. Mechanismen zur Beeinflussung der elektrischen Leistung
| Auswirkung Dimension | Mechanismus | Typisches Szenario |
|---|
| Durchgangswiderstand | Oxidschichten erhöhen die Impedanz um das 3-5fache | Übermäßiger Spannungsabfall in Stromkreisen |
| Hochfrequenz-Signalverlust | Impedanzfehlanpassungen verursachen Rückflussdämpfung (>3dB) | Erhöhte Bitfehlerraten in 5G-Modulen |
| Thermische Verlässlichkeit | Höherer Wärmewiderstand erhöht die Übergangstemperaturen um 10-15°C | Vorzeitiger Ausfall in Leistungs-MOSFETs |
3. Techniken zur Qualitätsprüfung von Lötverbindungen
- Industrietaugliche Lösungen
- 3D SPI: Messung der Lötpastendicke (±5μm Genauigkeit)
- Mikrofokus-Röntgenstrahlen: Erkennt BGA-Lücken auf 0,2μm-Ebene (99,7% Erkennungsrate)
- Kosteneffiziente Lösungen
- Rote Farbstoffpenetration: Kostengünstige Risserkennung (80% Einsparungen)
- Wärmebildtechnik: Identifiziert kalte Fugen anhand von Temperaturanomalien
4. Wichtige Prozesskontrollparameter
Reflow-Lötprofil (Beispiel für einen bleifreien Prozess)
- Vorheizen: 150°C (1-2°C/s Rampenrate)
- Einweichzeit: 90 Sekunden (±5°C Stabilisierung)
- Spitzentemperatur: 245°C (30-45 Sekunden Dauer)
- Abkühlungsrate: 3°C/s (verhindert thermischen Schock)
Allgemeine Probleme und Lösungen
Q1: Probleme mit der Signalintegrität in Hochfrequenzschaltungen - Verdacht auf ungefüllte Lötstellen?
A1: Verwenden Sie Time-Domain Reflectometry (TDR), um Impedanzunterbrechungen zu lokalisieren, und überprüfen Sie diese dann mit Röntgenstrahlen. Empfehlungen:
- Verwendung verlustarmer Lotlegierungen (z. B. SnAgCu)
- Entwurf von Prüfpunkten mit Impedanzkompensation
F2: Wie lassen sich kalte Lötstellen in der Massenproduktion schnell beseitigen?
A2: Implementierung einer dreistufigen Kontrollmethode:
- Optimierung der Schablone: Vergrößerung der Blende um 5%
- Stickstoff-Atmosphäre: O₂-Werte <1000ppm aufrechterhalten
- Inline-AOI: Hinzufügen einer Seitenansichtsprüfung
F3: Oxidation von freiliegendem Kupfer in feuchter Umgebung, was zu schlechtem Kontakt führt?
A3: Dreistufige Schutzstrategie:
- Primär: Chemisch Nickel Immersionsgold (ENIG)
- Sekundär: Lokale konforme Beschichtung (UV-härtbares Harz)
- Tertiär: Wasserdichtes Design nach IP67