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Wellenlöten Brücken: Warum sie entstehen

Eine Brücke ist Lot, das dort verbleibt, wo es nicht sein sollte. Die Ursache steht meist fest, bevor die Leiterplatte die Welle erreicht.

Hitech Circuits Engineering-Desk

Shenzhen, China · PCB-Fertigung und -Bestückung

2 Min. Lesezeit

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Fachliche Prüfung: Prozesswerte geprüft gegen unser veröffentlichtes Leistungsblatt.

Was ist der Grund für das Wellenlöten?

Brückenbildung beim Trennen

Welllöten funktioniert durch Kontakt: Die Leiterplatte gleitet über eine stehende Welle aus geschmolzenem Lot, die die Lötpads und die hervorstehenden Pins benetzt. Eine Brücke bildet sich in dem Moment, in dem die Leiterplatte die Welle verlässt und sich das Lot zwischen zwei Pins trennen muss.

Trennen die Pins sauber, zieht die Oberflächenspannung das Lot zurück in zwei Lötstellen. Andernfalls bleibt das Lot als Steg zwischen den Pins bestehen. Alles Folgende beeinflusst, ob diese Trennung gelingt.

Ursache 1: Geometrie

  • Pin-Überstand: Ist der Pin zu lang, zieht er einen Lotfaden aus der Welle heraus; ca. 1,5–2 mm sind der optimale Bereich.

  • Pad-Größe und -Abstand: Zu große Pads nehmen mehr Lot auf, als die Lötstelle benötigt, und der Überschuss kann nicht abfließen. Dicht bestückte Pinfelder mit breiten Pads neigen eher zur Brückenbildung.

  • Austrittsrichtung: Das letzte Pad, das vom Lot berührt wird, entscheidet darüber, ob sich ein Steg bildet. Lötpadverlängerungen oder Lötstopper auf der Austrittsseite geben dem Lot einen Weg.

Zweite Ursache: Flussmittel

Flussmittel muss vorhanden, aktiv und gleichmäßig verteilt sein. Unzureichende Menge, ungleichmäßiges Aufschäumen, ein verstopftes Schäumrohr oder Flussmittel mit nachlassender Aktivität beeinträchtigen die Benetzung. Schlechte Benetzung führt dazu, dass das Lot nicht zu den Lötpads zurückfließt.

Die Leiterplatte muss außerdem sauber sein: Oxidierte Lötpads und Pins behindern die Benetzung, und das Lot bleibt dort, wo es gelandet ist, anstatt sich aufgrund der Oberflächenspannung dorthin zu bewegen, wo es hingehört.

Dritte Ursache: Wärme

Die Lötwelle hat eine feste Wärmezufuhr. Eine Leiterplatte mit dicken Kupferflächen, großen Wärmeentlastungen oder einer dichten Massefläche leitet Wärme aus der Kontaktzone ab, sodass das Lot genau dort kühler und weniger flüssig ist, wo es abfließen muss.

Vorwärmen, die Gestaltung der Lötpads und die Ausrichtung der dicken Kupferflächen relativ zur Lötwelle sind die entscheidenden Faktoren. Wenn die Baugruppe hauptsächlich durch die thermische Masse beeinflusst wird, ist selektives Löten oft das bessere Verfahren.

Ursache vier: Badchemie

Lötmittel nehmen Kupfer auf, wodurch der Schmelzpunkt und die Viskosität des Bades steigen. Verunreinigungen bilden Oxide und Schlacke, was das Wellenverhalten beeinflusst. Badanalyse, Schlackenentfernung und korrekte Legierungszugabe sind planmäßige Wartungsarbeiten und beheben Lötbrücken, die durch Layoutänderungen nicht behoben werden können.

Die richtige Vorgehensweise zur Fehlerbehebung

Prüfen Sie zuerst die Badchemie und die Flussmittelzufuhr – die Überprüfung und Korrektur sind kostengünstig. Anschließend die Pinlänge und die Leiterplattenausrichtung, dann die Pad-Geometrie und schließlich eine Prozessänderung (Selektivlöten oder Palettenlöten), falls die Leiterbahndichte für eine Welle zu hoch ist.

Die Ausführung wird nach IPC-A-610 beurteilt. Der Montageprozess und seine Prüfstufen sind auf der PCBA-Fertigungsseite und in der Notiz zu Inspektionsmethoden beschrieben.

Technische Spezifikationen

Stiftvorsprung
typischerweise 1,5–2 mm unterhalb der Platine
Vorstand
festgelegt durch Layout, Schattenwurf und Farbpalettendesign
Fluss
Aktivität, Menge und Gleichmäßigkeit beeinflussen alle die Benetzung
Löttopf
Kupfer und andere Verunreinigungen erhöhen den Schmelzpunkt und die Viskosität.
Annahme
IPC-A-610-Verarbeitung

Häufig gestellte Fragen

  • Warum spielt die Stiftlänge eine so große Rolle?

    Ein Pin, der weit unter die Platine hinausragt, zieht beim Verlassen der Lötwelle Lötmittel mit sich, wodurch überschüssiges Lötmittel auf dem Weg nach außen eine Brücke zum benachbarten Pin bildet. Durch Kürzen auf etwa 1,5–2 mm bleibt das Lötmittel in der Lötstelle. Lange Pins beschatten zudem die dahinterliegenden Lötpads, was zu Fehlstellen statt Brücken führt – beides sind typische Symptome für zu lange Pins.

  • Was hat der Löttopf mit der Brückenbildung zu tun?

    Verunreinigungen verändern die Legierung. Kupfer, das sich von den Platinen löst, erhöht den Schmelzpunkt und die Viskosität des Lötbades, wodurch das Lot langsamer abfließt und zwischen den Pins haften bleibt. Regelmäßige Analysen des Lötbades, das Entfernen der Schlacke und das Nachfüllen mit der korrekten Legierung sind Prozesskontrollen, keine Reinigungsarbeiten.

  • Lässt sich die Brückenbildung im Layout beheben?

    Oft ja. Die Größe und der Abstand der Lötpads, die Richtung, in der die Leiterplatte die Welle kreuzt, und die Verwendung von Lötstoppern oder Pad-Verlängerungen auf der Austrittsseite beeinflussen, wie sich das Lot vom letzten Pin löst. Bei dicht bestückten Steckverbindern, die nicht verändert werden können, ist selektives Löten oder die Verwendung einer Lötpalette die zuverlässigere Lösung.

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