Verwendung von Lötpaste bei der Leiterplattenmontage

Eine wichtige Komponente in elektronischen Geräten ist die PCBA-Platine, die aus zwei Hauptteilen besteht: PCB und Komponenten. Die Leiterplatte trägt und verbindet die Komponenten, die ihrerseits für die eigentliche Funktionalität sorgen. Zunächst sind diese beiden Teile getrennt, aber durch den Montage- und Lötprozess werden sie schließlich zu einem einheitlichen Ganzen zusammengefügt.

Bei diesem Montageprozess ist die Verwendung bestimmter Schlüsselmaterialien erforderlich, und eines davon ist Lötpaste. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Überblick über die Rolle der Lötpaste und einen Leitfaden zur korrekten Verwendung von Lötpaste in der PCB Montageprozess.

Lotpastendruck bei der PCB-Bestückung

Was ist Lötpaste und ihr Zweck

Eine der zuverlässigsten Methoden, um zwei Metalle zu verbinden, ohne sie zu schmelzen, ist das Löten, und dafür ist Lötpaste unerlässlich. Lötpaste ist eine spezielle Metalllegierung, die aus metallischen Lotpartikeln und einer einzigartigen Kombination von Flussmitteln besteht. Während des Lötvorgangs ermöglichen die besonderen Eigenschaften der Lotpaste, dass sie schmilzt und eine dauerhafte Verbindung eingeht, wodurch eine zuverlässige Verbindung zwischen den Metallen hergestellt wird.

Um eine gute Leistung während des Lötvorgangs zu gewährleisten, muss die Lötpaste mehrere wichtige Standards erfüllen. Erstens muss sie einen relativ niedrigen Schmelzpunkt haben, wenn man bedenkt, wie empfindlich die Bauteile auf Temperatur reagieren. Wenn der Schmelzpunkt der Lötpaste zu hoch ist, besteht die Gefahr, dass sie die maximale Temperatur erreicht, die die Bauteile vertragen, bevor sie vollständig schmilzt. Zweitens ist die Leitfähigkeit der Lötpaste von entscheidender Bedeutung, da sie nicht nur für mechanische Verbindungen, sondern auch als elektrische Verbindung verwendet wird, um einen ununterbrochenen Stromfluss zu den Komponenten zu gewährleisten. Um schließlich die Sicherheit für Mensch und Umwelt zu gewährleisten, müssen die Rohstoffe für die Lotpaste den strengen Anforderungen der RoHS-Richtlinie.

In der Vergangenheit bestanden etwa 40% der Lötpasten in der Elektronikfertigung aus einer Kombination von Blei und Zinn. Aufgrund der mit Blei verbundenen Umweltgefahren, des technischen Fortschritts und des gestiegenen Umweltbewusstseins ist die Elektronikindustrie jedoch allmählich zu bleifreien Verfahren übergegangen. Folglich ist bleifreie Lötpaste zum Standard geworden, was eine positive Reaktion auf die Umweltbedenken und den Fokus der Industrie auf Gesundheit und Nachhaltigkeit widerspiegelt.

Auswahl des richtigen Lotpastentyps

Die Verwendung von hochwertiger und richtiger Lötpaste ist ein entscheidender Schritt zur Gewährleistung der Qualität von PCBA-Platinen. Für Bestückungsprojekte bietet FS Technology verschiedene Qualitäten und Typen von Lötpasten an, die unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Sie können je nach den für das Löten vorgesehenen Materialien und den Anforderungen wählen oder nach der Größe der Lotkugeln in der Lötpaste auswählen.

Um den Anforderungen verschiedener Projekte gerecht zu werden, werden Lötpasten in der Regel in verschiedene Qualitäten und Kategorien eingeteilt. Diese Klassen basieren nicht nur auf der genauen Größe der Lötkugeln, sondern werden auf der Grundlage von etwa 80% der Lötkugeln bewertet, die in einen bestimmten Größenbereich fallen. Hier sind die verschiedenen Klassen und die entsprechenden Lotkugelgrößen.

Qualität der Lötpaste

Größe des Partikels

Typ 1

75mm bis 150mm

Typ 2

45mm bis 75mm

Typ 3

25mm bis 45mm

Typ 4

20mm bis 38mm

Typ 5

10mm bis 25mm

Typ 6

5mm bis 15mm

Typ 7

2mm bis 11mm

Typ 8

2mm bis 8mm

Neben der Berücksichtigung der Partikelgröße ist auch die Wahl der geeigneten Lotpaste auf der Grundlage der Art des Flussmittels eine sinnvolle Option. Verschiedene Arten von PCB-Flussmittel kann besser auf bestimmte Lotpastenformulierungen abgestimmt werden, um bessere Lötergebnisse zu erzielen oder bestimmte Prozessanforderungen zu erfüllen. Allerdings erlauben nicht alle Umgebungen die Verwendung dieser Art von Flussmittel, und es muss sichergestellt werden, dass die Umgebung sauber genug ist.

  • Wasserlösliche Flussmittelpaste: Besteht aus organischen Bestandteilen und Ethylenglykol-Basis. Rückstände von wasserlöslichem Flussmittel lassen sich mit handelsüblichen Reinigungsmitteln leicht entfernen.
  • No-Clean Lötpaste: Diese Art von Lotpaste wird typischerweise bei der Herstellung von No-Clean-Flussmitteln verwendet. Sie hat relativ wenig feste Rückstände und einen geringen Harzanteil. Der Hauptvorteil der Verwendung eines No-Clean-Flussmittels sind die möglichen Kosteneinsparungen bei den Reinigungsmitteln.
  • Lötpaste auf Kolophoniumbasis: Solche Lötpasten werden aus Kolophonium hergestellt und können nach dem Löten mit Lösungsmitteln gereinigt werden.

Aufbewahrung von PCB-Lötpaste

Je nach Temperatur und Feuchtigkeit des PCBA-FabrikBewahren Sie diese gebrauchsfertigen Lötpasten in einer speziellen Verpackung auf, die die Temperatur des Produkts mindestens 48 Stunden lang zwischen 0° und 30 °C (86 °F und 84 °F) hält.

Lötpaste sollte über Nacht oder durch gekühlten Transport geliefert werden. Im Sommer sollte der Transport so weit wie möglich nachts erfolgen, um die Zeit zu verkürzen und hohe Temperaturen zu vermeiden. Die Pastenverpackung kann Kühlakkus enthalten, die schmelzend ankommen. Wenn die 48-Stunden-Reisezeit nicht überschritten wird, ist dies typisch und kein Zeichen für eine Beschädigung oder unsachgemäße Behandlung. Nach der Ankunft muss die Lötpaste sofort in ein kontrolliertes Lager gebracht werden. Eine Kühlung wird empfohlen, ist aber nicht immer erforderlich.

Bei normalen Temperaturen (22 °C/72 °F) sind Lötpasten in der Regel zwischen drei und sechs Monaten haltbar. Ungekühlt: 25 °C (77 °F) / Gekühlt: 0°-12 °C (32 °F-55 °F). Die Leistung der Lötpaste kann durch Temperaturen über 30 °C (85 °F) beeinträchtigt werden. Halten Sie Lötpaste von Wärmequellen fern, die heißer als 32 °C (90 °F) sind. Wenn möglich, lagern Sie Lötpasten in Spritzen oder Kartuschen senkrecht, mit der Spitze nach unten. Wenn sie horizontal gelagert werden, sollten die Packungen gelegentlich um 180 Grad gedreht werden.

Die Paste muss vor dem auf dem produktspezifischen TDS angegebenen Datum verwendet werden, das dem Herstellungsdatum (DOM) auf dem Etikett entspricht. Bei einem FIFO-System, bei dem das Datum und die Uhrzeit der Auslagerung festgehalten werden, sollten die ältesten Lotpastenchargen zuerst verwendet werden. Die kalte Verwendung von Lotpaste ist nicht zulässig. Vor dem Öffnen der Pastenpackung sollte das Füllmaterial Raumtemperatur erreichen, d. h. 68°-77 °F (20°-25 °C). Normalerweise dauert dies zwischen vier und sechs Stunden. ERHITZEN SIE DIE PASTE NICHT MIT GEWALT.

Die Lotpaste in Gläsern sollte, nachdem sie Raumtemperatur erreicht hat, mindestens eine Minute lang mit einem Kunststoffwerkzeug leicht und gründlich gemischt werden. Spritzen und Kartuschen für Lotpaste müssen nicht gemischt werden. Von der Verwendung automatischer Mischgeräte für Lotpaste ist abzuraten, da sie die Lotpaste beschädigen könnten.

PCB Lötpastendruckverfahren

Schablonendruck

PCB Schablonendruck

Das gängigste Verfahren ist der Schablonendruck, bei dem es sich um eine spezielle Metallgitterstruktur handelt, die in der Regel aus rostfreiem Stahl besteht. Die Hersteller erstellen zunächst eine PCB-Schablone mit Löchern oder Öffnungen in der gleichen Größe und Form wie die oberflächenmontierbaren Pads im Design. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, setzt FS Technology die Laserschneidetechnik ein, um die Schablone zu bearbeiten, und trägt ein Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche auf, um die Öffnungen zu glätten und die gleichmäßige Verteilung der Lotpaste zu erleichtern.

Die Schablone wird dann in eine SMT-Vorrichtung eingesetzt und an der darunter liegenden Leiterplatte ausgerichtet. Die Lötpaste wird gleichmäßig auf die Schablone aufgetragen und mit einem Rakelmesser wird die überschüssige Paste abgekratzt, so dass sie durch die Öffnungen auf die Leiterplattenoberfläche tropft. Der gesamte Vorgang dauert in der Regel etwa 15 bis 45 Sekunden.

Nachdem der Lotpastendruck abgeschlossen ist, SPI-Tests wird durchgeführt, um die Gleichmäßigkeit und Qualität der Lötpaste zu beurteilen und sicherzustellen, dass jedes Pad die richtige Abdeckung erhält. Schließlich wird die Schablone nach Abschluss einer Charge von PCB-Lotpastendrucken gereinigt, um sicherzustellen, dass Rückstände vom vorherigen Druck die Verteilung der Lotpaste auf der nächsten Leiterplatte nicht beeinträchtigen.

Jet-Druck

Der Schablonendruck ist zwar vorteilhaft für PCB-Bestückung im großen StilDie Herstellung der Schablone ist sehr zeitaufwendig und die genaue Kontrolle der Lotpastenmenge für jedes Bauteil ist eine Herausforderung. Daher wird das Jet Printing immer beliebter.

Beim Jet Printing wird eine modifizierte Formel verwendet, um eine flüssigere Lotpaste zu erzeugen. Tintenstrahldrucker verwenden dieselben Leiterplattendesigndaten wie beim Schablonendruck und tragen eine präzise Menge an Lotpaste auf jedes Schnittstellenpad auf der Leiterplatte auf. Je nach dem für die Anwendung benötigten Lotmaterial kann der Drucker einfach zwischen Lotpastenkartuschen wechseln, aus denen winzige Tropfen Lotpaste herausgespritzt werden.

Mit der Jet Printing Technologie können Leiterplattenbestücker die Menge der Lötpaste für jede Schnittstelle genau steuern, was ihnen eine erhebliche Flexibilität bietet. Das bedeutet, dass die Lotpastenmenge für jede Lötstelle je nach den spezifischen Anforderungen angepasst werden kann.

Handbuch

Bei Reparatur- oder Bastelprojekten wird die Druckmethode in der Regel nicht verwendet, um Lotpaste auf Leiterplatten aufzutragen. Stattdessen gibt es zwei gängige manuelle Methoden:

  • Tragen Sie mit einer Spritze präzise Lötpaste auf die Stifte auf und verwenden Sie dann einen Lötkolben, um sie mit den Stiften zu verbinden.
  • Legen Sie Lötdraht zwischen die beiden Stifte des Bauteils und verwenden Sie einen Lötkolben, um ihn zu erhitzen.
 

Unabhängig von der gewählten Methode ist das oberste Ziel, eine zuverlässige Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Bauteil herzustellen. Nach dem manuellen Löten ist es ratsam, eine Qualitätskontrolle durchzuführen und Funktionstests durchzuführen, um die Zuverlässigkeit der Verbindungen sicherzustellen.

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