Voidbildung infolge Lotmangel: Wenn zu wenig (Paste) zu viel (Voidbildung) ist

Als ich zum ersten Mal von der QFN-Voidbildung hörte, schien es eine einfache Angelegenheit zu sein: Ausgasungen aus dem Flussmittel erzeugen Lufteinschlüsse, die Zuverlässigkeitsprobleme verursachen. Aber seitdem habe ich dank der vielen fantastischen Ressourcen hier bei der Indium Corporation wesentlich über die Voidbildung dazugelernt. Wenn man sich näher mit den verschiedenen Arten von Voids und ihrer Entstehung beschäftigt, treten immer komplexere Wechselwirkungen zwischen Material und Prozessvariablen auf.

Das Ishikawa-Diagramm aus dem Blog-Beitrag von Chris Nash ist ein großartiges Werkzeug zur Diagnose der Grundursachen der Voidbildung. Man kann jedoch auch eine Menge anhand der Größe, Form und Lage des jeweiligen Voids lernen.

Typische Voids infolge von Ausgasung sind im Großteil der Lötstelle zu finden und haben ein großes, blasenartiges Aussehen. Dies sind die oben erwähnten Voids. Sie bilden sich, weil das flüchtige Flussmittel bei der Ausgasung eingeschlossen wird. Diese Art von Voids kann oft durch die Anpassung des Reflow-Profils reduziert werden.

Die an den Pads befindlichen Voids sind in der Regel benetzungsbedingt, d. h. es gibt ein Problem mit der Lötbarkeit. Die Anpassung des Reflow-Profils reicht möglicherweise nicht aus, um dieses Problem zu beheben. Häufig wird die Voidbildung am Pad durch Lotmangel oder durch ein unzureichendes Lotvolumen verursacht. Lotmangel ist oftmals eine Folge einer verringerten Schablonendicke. Warum? Einfach ausgedrückt ist nicht genügend Lotvolumen vorhanden, um das Pad vollständig zu benetzen.

Eine dickere Schablone sollte die Voidbildung reduzieren. Wenn der Abstand – abgesehen von einem erhöhten Lotvolumen – einer bestimmten Komponente größer ist (aufgrund eines dickeren Lotpastendepots durch eine stärkere Schablone), haben die flüchtigen Substanzen im Flussmittel mehr Platz zum Ausgasen und entgehen dem Einschluss unter der Komponente.

Die nachstehend Faktoren sind wichtig, weil sie sich erheblich auf Voids infolge von Lotmangel auswirken:

• Schwache Lötstellenfestigkeit
• Offene Lötstellen
• Periodische Kurzschlüsse
• Reduzierte First-Pass-Yields
• Erhöhte Prüfungen
• Erhöhte Nacharbeiten
• Vermehrte Ausfälle im Betrieb
• Schädigung der Marke und des Images Ihres Unternehmens
• Reduzierung der Umsätze und Gewinne

Es gibt viele Variablen, die zur Reduzierung der Voidbildung beitragen können. Eine einfache Lösung ist die Verwendung der Lotpaste Indium8.9HF. Außerdem sollten Sie sich das Reflow-Profil ansehen. Indium8.9HF wird durch die Verwendung eines hohen Spitzentemperaturprofils gesteigert, um die Benetzung drastisch zu verbessern. Wenn diese ersten beiden Variablen abgedeckt sind, besteht der nächste Schritt zur Verringerung der Voidbildung darin, eine Schablone geeigneter Größe zu verwenden. Sobald Lotpaste, Reflow-Profil und Schablonengröße richtig ausgewählt wurden, werden die leeren Bereiche auf dem Pad, in denen sich Flussmittelreste ablagern könnten, minimiert und die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lots gesenkt, sodass die flüchtigen Bestandteile leichter entweichen können – und die Voidbildung sinkt.

Wenn Sie weitere Informationen wünschen oder darüber sprechen möchten, wie Sie Ihre Variablen zwecks geringerer Voidbildung anpassen können, dann wenden Sie sich an unser Technical Services Team oder kontaktieren Sie mich unter chotvedt@indium.com.