Die Wichtigkeit einer Sauerstoffbarriere in Lötpasten
Hallo Leute,
Haben Sie Mitleid mit den Lotwissenschaftlern der späten 1970er und frühen 1980ern. SMT war eine aufstrebende Technologie und die Welt wollte Lötpaste kaufen. Jedoch besaßen viele Lotwissenschaftler nur im Wellenlöten Erfahrung. Beim Wellenlöten besteht die Hauptaufgabe des Flussmittels darin, die Oxide von PWB-Pads und Komponenten zu entfernen. Das Lot befindet sich in geschmolzenem Zustand und seine Oxidation ist nicht das Hauptaugenmerk. Während des Lötverfahrens berührt das Lot die Platine nur für ein paar Sekunden und die Platine ist auch nur während dieser kurzen Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt.
Ich kann mir vorstellen, dass manche der frühen Lötpasten aus Lötpulver bestanden, die ähnliche Flussmittel enthielten, wie jene, die beim Wellenlöten verwendet wurden. Wenn dies der Fall ist, haben sie vermutlich nicht sonderlich gut funktioniert. Bedenken Sie die drastischen Unterschiede, denen die Lötpaste im Vergleich zum Lot beim Wellenlöten ausgesetzt ist. Das “Flussmittel” in der Lötpaste muss Oxide von den PWB-Pads, Bauteilanschlüssen und Lotpartikeln entfernen, muss aber all diese Oberflächen auch minutenlang vor einer erneuten Oxidation im Reflow-Ofen schützen. Um diesen Schutz zu gewährleisten, muss das “Flussmittel” Materialien enthalten, die als Sauerstoffbarrieren wirken. Die gebräuchlichsten Sauerstoffbarrierematerialien, die in No-Clean-Lötpasten verwendet werden, sind Kolophonium/Harz. Kolophonium oder Harze, die modifiziert oder synthetische Kolophoniumsorten sind, sind im Allgemeinen organische Verbindungen mit mittlerem oder hohem Gewicht aus 80-90% Abietinsäure. Sie werden typischerweise in Nadelbäumen gefunden. Kolophonium/Harze sind von Natur aus klebrig, sie liefern ein paar Flussmitteleigenschaften und bieten den nötigen Oxidationswiderstand während des Reflow-Verfahrens.
Der Grund, weshalb ich “Flussmittel” im oberen Absatz in Anführungszeichen geschrieben habe, ist, weil das, was die meisten Leute das Flussmittel in Lötpaste bezeichnen, eigentlich eine komplexe Kombination aus Materialien ist. Diese “Flussmittel” bestehen aus:
- Kolophonium/Harz: als Sauerstoffbarriere und ein wenig Flussmitteleigenschaften
- Rheologische Zusatzstoffe: um die besten Druckeigenschaften zu liefern. Z.B. ein gutes Pausenverhalten, gute Transfereffizienz, hervorragende Beständigkeit, gute Klebrigkeit, usw.
- Lösungsmittel: um die anderen Materialien zu lösen
- Aktivatoren: um die Haupttätigkeit des Flussmittels durchzuführen (Oxide entfernen) Aufgrund dieser Komplexität und der Multifunktionalität der Materialien, werden sie manchmal als "Flussmitteltransportmittel" bezeichnet.
Moderne Lötpasten müssen eine gute Sauerstoffbarriere darstellen. Bei den meisten Reflow-Profilen befindet sich die Lötpaste für mehrere Minuten bei Temperaturen über 150°C. Während dieser Zeit wird eine Sauerstoffbarriere benötigt, um sowohl die Lotpartikel als auch die Oberflächen der Pads und Anschlüsse zu schützen.
Der Graping-Defekt
Ein gewöhnliches Beispiel für Fälle, in denen die Lotbarriere ungenügend war, ist der Graping-Defekt oder sein Pendant, der Head-in-Pillow-Defekt. Wenn einer dieser Defekte bei Ihnen auftritt, benötigen Sie eine Lötpaste mit besseren Sauerstoffbarriereeigenschaften.
Bis bald!
Dr. Ron
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