Ursache und Behandlung von NWOs (Non-Wet Opens) beim Löten verstehen

Vor einigen Jahren hob die Intel Corporation einen Fehler hervor, der treffend als Non-Wet Open (NWO) bezeichnet wurde.  Andere bezeichnen ihn als „hängende Kugel".  Es ist ein Lotfehler im Zusammenhang mit Komponenten mit Bumps, speziell solchen, die aus sehr dünnen organischen Substraten bestehen, wie Intels Haswell- und Ivy Bridge- Prozessoren.  Mein Kollege Derrick Herron hat vor kurzem hier über diesen Fehler geschrieben.

NWO ist sehr einfach in seiner Natur.  Die Lotpaste wird mit der Schablone auf, in der Regel, eine dünne FR4 Platine gedruckt.  Die gestoßene Komponente wird zusammen mit anderen SMT-Bauelementen platziert, und die Baugruppe wird durch einen Reflow-Ofen zur Lötung der SMT-Komponenten auf die PCB geschickt.  Weil die Substrate, die zur Konstruktion der Komponente mit Bumps verwendet werden, dünn sind und oft mehrere Silizium-Dies auf der Oberfläche des organischen Substrats asymmetrisch angeordnet sind, verfügt die Komponente anfänglich über eine gewisse Verformung.  Außerdem und wiederum aufgrund der dünnen Natur des Komponentensubstrats mit mehreren asymmetrisch angeordneten Silizium-Dies und oft sehr dünnen Leiterplatten, tritt eine beträchtliche Verformung bei sowohl der gestoßenen Komponente als auch der Leiterplatte während des Reflow-Zyklus auf. Da die Ecken und Kanten der Komponente sich fort von der Oberfläche der Leiterplatte wölben, kleben die Ablagerungen der Lotpaste an den peripheren Erhebungen und heben sich von den Pads ab. Während dieser Trennung wird die Lotpaste aufgeschmolzen und kommt mit dem Lötbump auf der Komponente zusammen.  Die Lotpaste benetzt nie erfolgreich das Pad, und NWOs entstehen. 

Dieses Phänomen kommt vor allem bei OSP-beschichteten Kupfer- Pads vor. Es kann bei anderen Pad -Oberflächen wie ENIG, Immersion Sn und Immersion Ag auftreten, aber das ist selten. Der Grund ist, dass die OSP auf dem Pad organisch und nicht metallisch ist. Die Lotpaste haftet vorzugsweise an einer metallischen Oberfläche wie dem Lötbump und benetzt diesen, anstatt an der organischen Beschichtung. 

Lotpasten, die für die Verminderung von NWOs gedacht sind, haben eine Flussmittelchemie, die sich durch die OSP-Beschichtung frisst, wodurch das Zinn in den Partikeln der Lotlegierung in das Kupfer diffundiert und sich damit verbindet, sodass es auf dem Pad haften bleibt und sich nicht abhebt, wenn sich die Komponente verzieht.  Es ist möglich, dass dies zu einem Fehler namens HIP (Head in Pillow) führt, bei dem die Lotpaste auf dem PCB-Pad haften bleibt, und der Bump sich trennt, wenn sich die Komponente nach oben und fort wölbt.  Aber dieses kann in der Regel eher leicht durch die Vergrößerung der Öffnung, um ein größeres Pastendepot zu schaffen, behoben werden.