Probleme mit Slumping? Faktoren, die die Konturenstabilität von Lotpaste beeinflussen.

Viele Faktoren tragen zur Gesamtleistung einer Lotpaste für die jeweilige Anwendung bei. Beispielsweise: Legierungszusammensetzung, Flussmittelzusammensetzung, Verhältnis von Legierung zu Flussmittel, Pulvergröße, Viskosität und Konturenstabilität. Die Konturenstabilität bzw. ein Slumping der Lotpaste ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Paste nach dem Auftragen auf der Leiterplatte verteilt. Hypothetisch gesehen sollte die Paste in ihrem ursprünglichen Zustand bleiben, bis eine Komponente darauf platziert wird. Lotpaste wird jedoch als Flüssigkeit eingestuft und neigt daher dazu, sich auszubreiten – oder abzusacken und so ihre Konturen zu verlieren. Dies kann zu unerwünschter Brückenbildung zwischen den Pads und somit Kurzschlüssen oder zu einer unzureichenden Höhe der Lötstellen führen. Die Folge sind weniger robuste und rissanfälligere Verbindungen. Um diese Slumping-Probleme zu vermeiden, ist die Optimierung der beitragenden Faktoren für jede spezifische Anwendung und eine ideale Leistung und Benutzerfreundlichkeit entscheidend.

Die Konturenstabilität der Lotpaste hängt weitgehend mit der Viskosität (dicke, klebrige und halbflüssige Konsistenz aufgrund von innerer Reibung) und der Thixotropie (der Eigenschaft, bei Belastung weniger viskos zu werden) der Paste zusammen. Außerdem gibt es zwei Arten von Slumping: kalt und heiß. (Diese sind wörtlich zu nehmen, je nachdem, ob die Lotpaste Hitze ausgesetzt wird oder nicht.) Der Grad eines kalten Slumpings wird durch die Höhe des Lotpastendepots, die Viskositäts-/Thixotropiemittel im Flussmittel und die Flüchtigkeit der Bindemittel bestimmt, die die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der die Paste zu trocknen beginnt. Faktoren wie höhere Pastendepots und Pasten mit geringerem Metallgehalt erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines kalten Slumpings. Heißes Slumping tritt auf, wenn die Wärmeeinwirkung die Mobilität des Flussmittels erhöht und es dadurch weniger in der Lage ist, die Lotpartikel aufgrund der Schwerkraft in der Schwebe zu halten. Bei wasserlöslichen Flussmitteln ist die Wahrscheinlichkeit eines heißen Slumpings größer als bei No-Clean-Formulierungen.

Die Auswirkungen, die Slumping auf Anwendungen haben kann, sind bei Fine-Pitch-Komponenten deutlicher zu erkennen – je kleiner der Abstand zwischen den Komponenten ist, desto anfälliger sind sie für Brückenbildung aufgrund von Slumping. Der IPC Slump Test bewertet das Slumping-Verhalten nach dem Druck unter kalten und heißen Bedingungen sowie bei zwei verschiedenen Schablonendicken. Im Idealfall sollte beim zweitnächsten Abstand, der etwas enger ist als bei Standard-SMT, keine Verbindung zu sehen sein. Neben der Abschwächung der Risikofaktoren aufgrund der chemischen Eigenschaften der Paste lässt sich das Slumping reduzieren, indem die Wartezeit zwischen dem Auftragen der Paste auf die Pads und dem Reflow-Verfahren kontrolliert wird. Denn eine längere Wartezeit gibt der Paste mehr Gelegenheit, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen. Die Optimierung der Druckgeschwindigkeit ist ebenfalls wichtig, da eine zu hohe Druckgeschwindigkeit zu einem Verlust der Viskosität führt, was wiederum ein Slumping zur Folge haben kann.