DE102015204870A1 - Method for determining the defects in a solder joint - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle (4), mit den Schritten: bedrucken des Substrats (1) mit der zu charakterisierenden Lotpaste (4); bestücken des mit der Lotpaste (4) bedruckten Substrats (1) mit Bauelementen; reflow-löten des mit Bauelementen bestückten Substrats (1); röntgen des reflow-gelöteten und mit Bauelementen bestückten Substrats (1) und erfassen der Fehlstellen in der Lötstelle (4), die Erfindung betrifft zudem ein Substrat (1) und ein Bauelement für ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle (4).The invention relates to a method for determining the defects in a solder joint (4), comprising the steps of: printing the substrate (1) with the solder paste (4) to be characterized; equipping the substrate (1) printed with the solder paste (4) with components; reflow soldering the component-mounted substrate (1); X-ray of the reflow-soldered and component-mounted substrate (1) and detect the defects in the solder joint (4), the invention also relates to a substrate (1) and a device for a method for detecting the defects in a solder joint (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle sowie ein Substrat und ein Bauelement für ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle. The invention relates to a method for determining the defects in a solder joint and a substrate and a component for a method for determining the defects in a solder joint.

Zur Herstellung von Lötverbindungen wird üblicher Weise zunächst Lot auf wenigstens einen der Fügepartner aufgebracht und das Bauelement nachfolgend an der vorgesehenen Montagestelle positioniert. Die Herstellung der Lötverbindung erfolgt danach durch Aufschmelzen beziehungsweise Reflow-Löten in einem Lötofen, wobei zur Aktivierung des Lotes ein Flussmittel benötigt wird. Dieses üblicher Weise aus organischen Bestandteilen bestehende Flussmittel wird entweder direkt auf einem der beiden Fügepartner aufgebracht oder in Form einer Lotpaste als Gemisch von Kleinlotteilchen mit meist weiteren organischen Zusätzen (Löse- und Bindemittel) auf die Verbindungsstelle, zum Beispiel durch Drücken oder Dispensen, aufgetragen. For the production of solder joints, solder is usually applied first to at least one of the joining partners and the component is subsequently positioned at the intended mounting location. The soldering connection is subsequently produced by melting or reflow soldering in a soldering furnace, a flux being required for activating the solder. This conventional way of existing organic ingredients flux is either applied directly to one of the two joining partners or in the form of a solder paste as a mixture of Kleinlotteilchen usually with other organic additives (solvent and binder) to the junction, for example by pressing or dispensing applied.

Durch den Druck der Lotpaste kann entweder ein Teil oder die Gesamtmenge des für die Herstellung der Verbindung benötigten Lotes einschließlich des benötigten Flussmittels bereitgestellt werden. The pressure of the solder paste may provide either a portion or the total amount of solder needed to make the connection, including the required flux.

Es ist jedoch möglich, dass beim Aufschmelzen der Lotpaste in einem üblichen Reflow-Prozess nicht sämtliche in der Lotpaste enthaltenen organischen Bestandteile für die chemische Aktivierung der Fügepartner und der Lotteilchen verbraucht werden. Die dabei übrig bleibenden Fluss-, Löse- und Bindemittel verteilen sich während des Lötvorganges in und um die Lötverbindung. Die innerhalb der entstehenden Lötverbindung noch vorhandenen organischen Bestandteile formieren sich während des Lötvorgangs zu mit Flüssigkeit oder Dampf gefüllten Gasen und steigen auf Grund ihres Auftriebes in die oberen Bereiche der Lötverbindung, da sie bedeutend leichter sind als das sie umgebende flüssige Metall. However, it is possible that during the melting of the solder paste in a conventional reflow process, not all the organic constituents contained in the solder paste are consumed for the chemical activation of the joining partners and the solder particles. The remaining flux, solvent and binder are distributed during the soldering process in and around the solder joint. The remaining within the resulting solder joint organic constituents form during the soldering to liquid or vapor-filled gases and rise due to their buoyancy in the upper regions of the solder joint, as they are significantly lighter than the surrounding liquid metal.

Das hat zur Folge, dass die Blasen während des Durchlaufes durch den Lötofen je nach Lage der Baugruppe auf die meist flächigen Bauelementanschlüsse (Pads), die Flächen der Bauelementunterseite beziehungsweise der Leiterplatten-Oberfläche treffen. Im Gegensatz zur offenen Lötverbindung können die Blasen hier nicht in ihrer natürlichen Bewegungsrichtung aus der Lötverbindung austreten. Eine seitliche Drift aus der Lötstelle ist, wenn überhaupt, nur stark gebremst möglich. Es hat sich gezeigt, dass sich viele Blasen im Bereich unter den Lötanschlüssen festsetzen und im erstarrenden Lot am Ende der Lötphase eingeschlossen werden. Die auf diese Weise entstandenen Fehlstellen in der Lötstelle werden Voids genannt. This has the consequence that the bubbles meet during the passage through the soldering oven, depending on the position of the assembly on the most flat component terminals (pads), the surfaces of the component base or the PCB surface. In contrast to the open solder joint, the bubbles can not escape from the solder joint in their natural direction of movement. A lateral drift from the solder joint is possible, if at all, only strongly braked possible. It has been found that many bubbles settle in the area below the solder terminals and are trapped in the solidifying solder at the end of the soldering phase. The resulting defects in the solder joint are called voids.

Diese Voids stören die elektrische, thermische und mechanische Funktion der Lötverbindung dann, wenn deren Anzahl, beziehungsweise deren Größe im Vergleich zur Lötmenge zu groß wird. Ein weiterer Nachteil dieser Voids besteht darin, dass die in diesen verbliebenen organischen Bestandteilen, während des Betriebes des Bauelementes, durch Wärmeausdehnung auf Dauer die Lötverbindung sprengen. Austretende Schadstoffe beziehungsweise sich in Hohlräumen ansammelnde Schadstoffe können zu einer langsamen Zerstörung der Baugruppe durch Korrosion und zu elektrischen Kurschlüssen durch Ionen führen. Je nach Bauform der elektronischen Bauteile wird der Voidgehalt als Qualitätskriterium angesehen. These voids interfere with the electrical, thermal and mechanical function of the solder joint when their number or size becomes too large compared to the soldering quantity. A further disadvantage of these voids is that the organic constituents remaining in them, during the operation of the component, permanently break the solder joint due to thermal expansion. Escaping pollutants or pollutants accumulating in cavities can lead to slow destruction of the assembly due to corrosion and to electrical short circuits due to ions. Depending on the design of the electronic components, the void content is considered a quality criterion.

Es gibt bisher keine Ansätze zur Charakterisierung des Voidverhaltens von Lotpasten beziehungsweise Lötprozessen. Ausgangspunkt für die bisherigen Testverfahren sind reale Bauelemente, die auf Festleiterplatten aufgelötet werden. Durch die Verwendung von Prozesskammern mit Unter- oder Überdruck beim Löten wird versucht, die Entstehung von Voids in den Lötstellen zu verhindern. Diese Vorgehensweise führt jedoch zu einem hohen konstruktiven Aufwand und zu einem erhöhten Energieverbrauch in den Lötanlagen. Zudem können Nebenwirkungen auf das Gesamtprodukt nicht ausgeschlossen werden. So far, there are no approaches for characterizing the void behavior of solder pastes or soldering processes. The starting point for the previous test procedures are real components that are soldered onto solid circuit boards. The use of process chambers with underpressure or overpressure during soldering attempts to prevent the formation of voids in the solder joints. However, this approach leads to a high design effort and increased energy consumption in the soldering. In addition, side effects on the overall product can not be excluded.

Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein einfach zu realisierendes und besonders wirkungsvolles Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötpaste zu schaffen sowie die dafür benötigten vergleichbaren Fügepartner zu benennen. Accordingly, the object of the present invention is to provide an easy to implement and particularly effective method for determining the defects in a solder paste and to name the required comparable joint partners.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Substrat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a substrate having the features of claim 9 and by a device having the features of claim 13. Advantageous embodiments and developments, which can be used individually or in combination with each other, are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle gelöst mit den Schritten:

  • – Bedrucken des Substrats mit der zu charakterisierenden Lotpaste;
  • – Bestücken des mit der Lotpaste bedruckten Substrats mit einem Bauelement;
  • – Reflow-Löten des mit Bauelementen bestückten Substrats;
  • – Röntgen des reflow-gelöteten und mit Bauelementen bestückten Substrats;
  • – Erfassen der Fehlstellen in der Lötstelle.
According to the invention this object is achieved by a method for determining the defects in a solder joint with the following steps:
  • - Printing the substrate with the solder paste to be characterized;
  • - Loading the printed with the solder paste substrate with a component;
  • Reflow soldering of the component-mounted substrate;
  • X-ray of the reflow-soldered and component-mounted substrate;
  • - Detecting the defects in the solder joint.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient als Testverfahren und ermöglicht den Einsatz eines weitgehend neutralen Substrats beziehungsweise von weitgehend neutralen Bauelementen, die als Fügepartner verwendet werden können. Das Verfahren ermöglicht es, unterschiedliche Druckgeometrien, also Bedruckungsgrade, der Lotpaste auf einem der beiden Fügepartner anzuordnen. Auf diese Weise kann für eine Lotpaste in Abhängigkeit von der Druckgeometrie ein spezifisches Voidverhalten ermittelt werden. Das ermittelte Voidverhalten unterschiedlicher Lotpasten kann bei der Auswahl von Werkstoffen berücksichtigt werden. Zudem ist es möglich, mit diesem Testverfahren den Einfluss der Prozessführung beim Löten auf die Voidbildung zu bewerten und hieraus eine Empfehlung für die Prozessführung, wie zum Beispiel das Lötverfahren, das Profil, das Schutzgas oder die Verwendung von Unter-/Überdruck abzuleiten. The inventive method serves as a test method and allows the use of a substantially neutral substrate or largely neutral components that can be used as joining partners. The method makes it possible to arrange different printing geometries, ie printing grades, of the solder paste on one of the two joining partners. In this way, a specific void behavior can be determined for a solder paste as a function of the printing geometry. The determined void behavior of different solder pastes can be taken into account when selecting materials. It is also possible with this test method to evaluate the influence of process control during soldering on void formation and to derive a recommendation for process control, such as the soldering process, the profile, the protective gas or the use of underpressure / overpressure.

Das Voidverhalten von Lotpasten beziehungsweise Lötprozessen wird durch den Einsatz eines weitgehend neutralen und reproduzierbaren Substrats vergleich- und charakterisierbar. Fremdeinflüsse durch die schwankende Qualität der Leiterplatte und des Bauelements werden bewusst ausgeschlossen. Es entstehen zudem nur geringe Kosten für Bauelemente. Das erfindungsgemäße Testverfahren erlaubt die gezielte Auswahl von Lotpasten für den geplanten Einsatzzweck und stellt eine Methode zur Verfügung, um verschiedene Lötprozesse vergleichend zu untersuchen und zu optimieren. The void behavior of solder pastes or soldering processes can be compared and characterized by the use of a largely neutral and reproducible substrate. External influences due to the fluctuating quality of the printed circuit board and the component are deliberately excluded. There are also only low costs for components. The test method according to the invention allows the targeted selection of solder pastes for the intended application and provides a method for comparatively investigating and optimizing various soldering processes.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass als Substrat ein Kupferblech verwendet wird. Einfache Leiterplatten, die mit elektronischen Bauelementen bestückt werden, bestehen aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial, auf dem ein oder zwei Kupferschichten aufgebracht sind. Die Verwendung eines Kupferblechs als Substrat stellt somit die Bedingungen auf einer Leiterplatte sehr gut nach. In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, it can be provided that a copper sheet is used as the substrate. Simple printed circuit boards, which are equipped with electronic components, consist of an electrically insulating carrier material, on which one or two copper layers are applied. The use of a copper sheet as a substrate thus very well matches the conditions on a printed circuit board.

Eine Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass das Substrat mittels Laserschneidens vorstrukturiert wird. Dabei werden auf dem Substrat, vorzugsweise auf dem Kupferblech, über einen Laserschneidprozess definierte Strukturen, vorzugsweise in Form eines Vierecks auf dem Substrat markiert, auf welchem dann später die Bauelemente platziert werden. A continuation of the method according to the invention may be that the substrate is prestructured by means of laser cutting. In this case, structures, preferably in the form of a quadrilateral, are marked on the substrate, preferably on the copper sheet, via a laser cutting process, preferably in the form of a quadrilateral on which the components are subsequently placed.

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Substrat mit einer Zinnoberfläche beschichtet wird. Diese Zinnoberfläche entspricht der üblichen Oberfläche auf einer Leiterplatte, so dass die realen Bedingungen beim Löten von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten gut nachgestellt werden können. In a further specific continuation of the method according to the invention, it can be provided that the substrate is coated with a tin surface. This tin surface corresponds to the usual surface on a printed circuit board, so that the real conditions when soldering electronic components on printed circuit boards can be adjusted well.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Zinnoberfläche mit einer Dicke von ca. 1 µm auf dem Substrat ausgebildet wird. Auch die Auswahl dieser Schichtdicke entspricht den realen Bedingungen auf einer Leiterplatte, wenn ein elektronisches Bauelement auf einer Leiterplatte verlötet wird. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, provision may be made for the tin surface to be formed with a thickness of approximately 1 μm on the substrate. The selection of this layer thickness corresponds to the real conditions on a printed circuit board when an electronic component is soldered to a printed circuit board.

In einer weiteren speziellen Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass als Bauelement ein Blechteil verwendet wird. Das Blechteil stellt auf einfache Art und Weise die realen Bedingungen in einem Lötprozess zwischen einem elektronischen Bauelement und einer Leiterplatte nach. Zudem ist die Verwendung eines Blechteils besonders wirtschaftlich. In a further specific continuation of the method according to the invention, it can be provided that a sheet-metal part is used as the component. The sheet metal part simulates the real conditions in a soldering process between an electronic component and a printed circuit board in a simple manner. In addition, the use of a sheet metal part is particularly economical.

In einer speziellen Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Bauelement mit einer Zinnoberfläche beschichtet wird. Diese Zinnoberfläche entspricht einer üblichen Oberfläche auf einem Bauelement, so dass die realen Bedingungen beim Löten von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten gut nachgestellt werden können. Die Zinnoberfläche dient dabei als Weichlot. Der Schmelzpunkt der Zinnlote liegt unter 330°C. Beim Erwärmen gehen die Lote von einem festen in einen breiigen und schließlich in einen flüssigen Zustand über. Das Zinn dient dazu, geeignete Metalle, wie beispielsweise Kupfer, zu verlöten, indem es sich als Schmelzoberfläche mit diesem verbindet beziehungsweise legiert und nach Abkühlung erstarrt. Die Legierbarkeit des Lotes mit den metallischen Werkstücken ist die Voraussetzung für eine dauerhafte, feste und stoffschlüssige Lötverbindung. In a special embodiment of this method according to the invention, it can be provided that the component is coated with a tin surface. This tin surface corresponds to a common surface on a device, so that the real conditions when soldering electronic components on printed circuit boards can be adjusted well. The tin surface serves as soft solder. The melting point of the tin solders is below 330 ° C. Upon heating, the solders change from a solid to a mushy and finally into a liquid state. The tin serves to solder suitable metals, such as copper, by bonding or alloying with it as a melt surface and solidifying after cooling. The alloyability of the solder with the metallic workpieces is the prerequisite for a permanent, solid and cohesive solder joint.

In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Zinnoberfläche mit einer Dicke von ca. 1 µm auf dem Bauelement ausgebildet wird. Diese Schichtdicke hat sich als vorteilhaft für den späteren Lötprozess erwiesen. In a special embodiment of the method according to the invention, provision may be made for the tin surface to be formed with a thickness of approximately 1 μm on the component. This layer thickness has proved to be advantageous for the subsequent soldering process.

Die erfindungsgemäße Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem durch ein Substrat und ein Bauelement für ein Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lotpaste gelöst. The object of the present invention is also achieved by a substrate and a device for a method for detecting the defects in a solder paste.

Das erfindungsgemäße Substrat zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Substrat ein vorstrukturiertes Kupferblech ist, auf welchem die einzelnen Lötpositionen gekennzeichnet sind. Einfache Leiterplatten, die mit elektronischen Bauelementen bestückt werden, bestehen aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial, auf dem ein oder zwei Kupferschichten aufgebracht sind. Die Verwendung eines Kupferblechs als Substrat stellt somit die Bedingungen auf einer Leiterplatte sehr gut nach. The substrate according to the invention for determining the defects in a solder paste is characterized in that the substrate is a prestructured copper sheet, on which the individual soldering positions are characterized. Simple printed circuit boards, which are equipped with electronic components, consist of an electrically insulating carrier material on which one or two Copper layers are applied. The use of a copper sheet as a substrate thus very well matches the conditions on a printed circuit board.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Substrats kann es vorgesehen sein, dass das Substrat mittels Laserschneiden vorstrukturiert ist. Dabei werden auf dem Substrat, vorzugsweise auf dem Kupferblech, über einen Laserschneidprozess definierte Strukturen, vorzugsweise in Form eines Vierecks auf dem Substrat markiert, auf welchem dann später die Bauelemente platziert werden. In a particularly advantageous embodiment of the substrate according to the invention, it may be provided that the substrate is prestructured by means of laser cutting. In this case, structures, preferably in the form of a quadrilateral, are marked on the substrate, preferably on the copper sheet, via a laser cutting process, preferably in the form of a quadrilateral on which the components are subsequently placed.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Substrats kann es vorgesehen sein, dass das Substrat mit einer Zinnoberfläche beschichtet ist. Diese Zinnoberfläche entspricht der üblichen Oberfläche auf einer Leiterplatte, so dass die realen Bedingungen beim Löten von elektronischen Bauelementen auf Leiterplatten gut nachgestellt werden können. In a particularly preferred embodiment of the substrate according to the invention, it may be provided that the substrate is coated with a tin surface. This tin surface corresponds to the usual surface on a printed circuit board, so that the real conditions when soldering electronic components on printed circuit boards can be adjusted well.

In einer speziellen Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Substrats kann es vorgesehen sein dass die Zinnoberfläche eine Dicke von ca. 1 µm aufweist. Auch die Auswahl dieser Schichtdicke entspricht den realen Bedingungen auf einer Leiterplatte, wenn ein elektronisches Bauelement auf einer Leiterplatte verlötet wird. In a special embodiment of this substrate according to the invention, it can be provided that the tin surface has a thickness of approximately 1 μm. The selection of this layer thickness corresponds to the real conditions on a printed circuit board when an electronic component is soldered to a printed circuit board.

Das erfindungsgemäße Bauelement zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste zeichnet sich dadurch aus, dass das Bauelement ein Blechteil ist, welches mit einer Zinnoberfläche beschichtet ist. Das Blechteil stellt auf einfache Art und Weise die realen Bedingungen in einem Lötprozess zwischen einem elektronischen Bauelement und einer Leiterplatte nach. Zudem ist die Verwendung eines Blechteils besonders wirtschaftlich. Die Zinnoberfläche dient dabei als Weichlot. Der Schmelzpunkt der Zinnlote liegt unter 330°C. Beim Erwärmen gehen die Lote von einem festen in einen breiigen und schließlich in einen flüssigen Zustand über. Das Zinn dient dazu, geeignete Metalle, wie beispielsweise Kupfer, zu verlöten, indem es sich als Schmelzoberfläche mit diesem verbindet beziehungsweise legiert und nach Abkühlung erstarrt. Die Legierbarkeit des Lotes mit den metallischen Werkstücken ist die Voraussetzung für eine dauerhafte, feste und stoffschlüssige Lötverbindung The component according to the invention for determining the defects in a solder paste is characterized in that the component is a sheet metal part which is coated with a tin surface. The sheet metal part simulates the real conditions in a soldering process between an electronic component and a printed circuit board in a simple manner. In addition, the use of a sheet metal part is particularly economical. The tin surface serves as soft solder. The melting point of the tin solders is below 330 ° C. Upon heating, the solders change from a solid to a mushy and finally into a liquid state. The tin serves to solder suitable metals, such as copper, by bonding or alloying with it as a melt surface and solidifying after cooling. The alloyability of the solder with the metallic workpieces is the prerequisite for a permanent, solid and cohesive solder joint

In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauelements kann es vorgesehen sein, dass die Zinnoberfläche eine Dicke von ca. 1 µm aufweist. Diese Schichtdicke hat sich als vorteilhaft für den späteren Lötprozess erwiesen. In a special embodiment of the device according to the invention, it may be provided that the tin surface has a thickness of approximately 1 μm. This layer thickness has proved to be advantageous for the subsequent soldering process.

Das erfindungsgemäße Substrat zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste ist vorzugsweise als rechteckige Platte ausgebildet. Die Maße dieser Platte können dabei vorzugsweise bei 100 mm × 81 mm × 0,6 mm liegen. Die Oberfläche der Platte ist vorzugsweise mit einer 1 µm dicken Zinnschicht beschichtet. Vorzugswesise mittels Laserschneiden sind in die Platte vorzugsweise rechteckige Einbauplätze positioniert, die die Testplätze für die zu charakterisierenden Lotpasten markieren. Zusätzlich dient die Schneidkante als Fließsperre für den Lotwerkstoff. Die Einbauplätze weisen vorzugsweise eine Größe von 10 mm × 10 mm auf. Auf diese Testplätze wird die zu charakterisierende Lotpaste in unterschiedlichen Geometrien aufgetragen. Die unterschiedlichen Geometrien stellen dabei unterschiedliche Bedruckungsvarianten dar. Das erfindungsgemäße Bauelement ist vorzugsweise ein rechteckiges Blechteil in einer Größe von 10 mm × 10 mm, welches durch Vereinzelung aus einem großen Blechteil herausgeschnitten wird. The substrate according to the invention for detecting the defects in a solder paste is preferably formed as a rectangular plate. The dimensions of this plate may preferably be 100 mm × 81 mm × 0.6 mm. The surface of the plate is preferably coated with a 1 micron thick tin layer. Preferably, by means of laser cutting are preferably rectangular slots positioned in the plate, which mark the test sites for the solder pastes to be characterized. In addition, the cutting edge serves as a flow barrier for the solder material. The bays preferably have a size of 10 mm × 10 mm. On these test sites, the solder paste to be characterized is applied in different geometries. The different geometries represent different printing variants. The component according to the invention is preferably a rectangular sheet metal part in a size of 10 mm × 10 mm, which is cut out by singulation from a large sheet metal part.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötpaste sowie das dafür verwendete Substrat und das Bauelement zeichnen sich dadurch aus, dass das Voidverhalten von Lotpasten bzw. von Lötprozessen durch den Einsatz eines weitgehend neutralen und reproduzierbaren Substrats bzw. Bauelements vergleichbar und charakterisierbar wird. Fremdeinflüsse durch die schwankende Qualität der Leiterplatte und des Bauelements werden bewusst ausgeschlossen. Zudem sind das Substrat und das Bauelement sehr kostengünstig. The inventive method for determining the defects in a solder paste and the substrate and the component used for this purpose are characterized in that the void behavior of solder pastes or soldering processes by the use of a substantially neutral and reproducible substrate or component is comparable and characterizable. External influences due to the fluctuating quality of the printed circuit board and the component are deliberately excluded. In addition, the substrate and the device are very inexpensive.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung näher erläutert. Further advantages and embodiments of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment and with reference to the drawing.

Dabei zeigt: Showing:

1 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Substrat zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste. 1 in a schematic representation of an inventive substrate for detecting the defects in a solder paste.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Substrat 1 zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste. Das Substrat 1 ist vorzugsweise als rechteckige Platte ausgebildet. Die Maße dieser Platte können dabei vorzugsweise bei 100 mm × 81 mm × 0,6 mm liegen. Die Oberfläche der Platte ist vorzugsweise mit einer 1 µm dicken Zinnschicht 2 beschichtet. Vorzugswesise mittels Laserschneiden sind in die Platte vorzugsweise rechteckige Einbauplätze 3 positioniert, die die Testplätze für die zu charakterisierenden Lotpasten markieren. Die Einbauplätze 3 weisen vorzugsweise eine Größe von 10 mm × 10 mm auf. Auf diese Testplätze wird die zu charakterisierende Lotpaste 4 in unterschiedlichen Geometrien aufgetragen. Die unterschiedlichen Geometrien stellen dabei unterschiedliche Bedruckungsvarianten 5 dar. Auf die Einbauplätze 3 werden die mit einer Zinnoberfläche versehenen Bauelemente platziert. Mittels Röntgen werden dann die Fehlstellen ermittelt. 1 shows a substrate according to the invention 1 for detecting the defects in a solder paste. The substrate 1 is preferably formed as a rectangular plate. The dimensions of this plate may preferably be 100 mm × 81 mm × 0.6 mm. The surface of the plate is preferably with a 1 micron thick tin layer 2 coated. Vorzugswesise by means of laser cutting are preferably rectangular slots in the plate 3 positioned to mark the test sites for the solder pastes to be characterized. The bays 3 preferably have a size of 10 mm × 10 mm. On these test sites is the characterizing solder paste 4 applied in different geometries. The different geometries represent different printing variants 5 dar. On the bays 3 The components provided with a tin surface are placed. The defects are then determined by means of X-ray.

Das hier vorgestellte Testverfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle erlaubt die gezielte Auswahl von Lotpasten für den geplanten Einsatzzweck und stellt eine Methode zur Verfügung, um verschiedene Lötprozesse vergleichend zu untersuchen und zu optimieren. The test method presented here for determining the defects in a solder joint allows the targeted selection of solder pastes for the intended purpose and provides a method for comparatively investigating and optimizing various soldering processes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Substrat substratum
2 2
Zinnschicht tin
3 3
Einbauplatz slot
4 4
Lotpaste solder paste
5 5
Bedruckvarianten Bedruckvarianten

Claims (14)

Verfahren zur Ermittlung der Fehlstellen in einer Lötstelle (4) mit den Schritten: – Bedrucken des Substrasts (1) mit der zu charakterisierenden Lotpaste (4); – Bestücken des mit der Lotpaste (4) bedruckten Substrats (1) mit Bauelementen; – Reflow-Löten des mit Bauelementen bestückten Substrats (1), – Röntgen des reflow-gelöteten und mit Bauelementen bestückten Substrats (1); – Erfassen der Fehlstellen in der Lötstelle (4). Method for determining the defects in a solder joint ( 4 ) with the steps: - printing the substrate ( 1 ) with the solder paste to be characterized ( 4 ); - Equipping the with the solder paste ( 4 ) printed substrate ( 1 ) with components; Reflow soldering of the component-mounted substrate ( 1 ), - X-ray of the reflow-soldered and component-mounted substrate ( 1 ); - Detecting the defects in the solder joint ( 4 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (1) ein Kupferblech verwendet wird. Method according to claim 1, characterized in that as substrate ( 1 ) a copper sheet is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mittels Laserschneiden vorstrukturiert wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate ( 1 ) is pre-structured by means of laser cutting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mit einer Zinnoberfläche beschichtet wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate ( 1 ) is coated with a tin surface. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoberfläche mit einer Dicke von ca. 1 µm auf dem Substrat (1) ausgebildet wird. A method according to claim 4, characterized in that the tin surface with a thickness of about 1 micron on the substrate ( 1 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauelement ein Blechteil verwendet wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a sheet metal part is used as a component. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement mit einer Zinnoberfläche beschichtet wird. A method according to claim 6, characterized in that the device is coated with a tin surface. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoberfläche mit einer Dicke von ca. 1 µm auf dem Bauelement ausgebildet wird. A method according to claim 7, characterized in that the tin surface is formed with a thickness of about 1 micron on the device. Substrat (1) zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste, wobei das Substrat (1) ein vorstrukturiertes Kupferblech ist, auf welchem die einzelnen Lötpositionen gekennzeichnet sind. Substrate ( 1 ) for detecting the defects in a solder paste, wherein the substrate ( 1 ) is a prestructured copper sheet on which the individual solder positions are characterized. Substrat (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mittels Laserschneiden vorstrukturiert ist. Substrate ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the substrate ( 1 ) is prestructured by means of laser cutting. Substrat (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mit einer Zinnoberfläche beschichtet ist. Substrate ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the substrate ( 1 ) is coated with a tin surface. Substrat (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoberfläche eine Dicke von ca. 1 µm aufweist. Substrate ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the tin surface has a thickness of about 1 micron. Bauelement zum Ermitteln der Fehlstellen in einer Lotpaste (4), wobei das Bauelement ein Blechteil ist, welches mit einer Zinnoberfläche beschichtet ist. Device for detecting the defects in a solder paste ( 4 ), wherein the device is a sheet metal part which is coated with a tin surface. Bauelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinnoberfläche eine Dicke von ca. 1 µm aufweist. Component according to claim 13, characterized in that the tin surface has a thickness of about 1 micron.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060002510A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Omron Corporation Inspection method and system for and method of producing component mounting substrate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060002510A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Omron Corporation Inspection method and system for and method of producing component mounting substrate

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANG, L. [et al.]: Three-dimensional (3D) microstructural characterization and quantification of reflow porosity in Sn-rich alloy/copper joints by X-ray tomography. In: Materials Characterization 62 (2011). 970 - 975. *
JIANG, L. [et al.]: Three-dimensional (3D) microstructural characterization and quantification of reflow porosity in Sn-rich alloy/copper joints by X-ray tomography. In: Materials Characterization 62 (2011). 970 – 975.
LAMPRECHT, S.: An investigation of the recommended immersion tin thickness for lead-free soldering. In: Circuit World 31 (2005). 15 - 21. *
LAMPRECHT, S.: An investigation of the recommended immersion tin thickness for lead-free soldering. In: Circuit World 31 (2005). 15 – 21.
Wikipedia: Printed circuit board. Version vom 16.03.2015 *

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