VOIDLESS im Linientakt mit Piezotechnologie
Der Trend zur Miniaturisierung der Leistungsbauteile ist nicht aufzuhalten. Immer wichtiger dabei: die verlustfreie Wärmeleitfähigkeit der Lötstellen im SMT-Prozess, um zuverlässig reproduzierbare Lötergebnisse in höchster Qualität zu erzielen.
Während des Lötprozesses können Voids entstehen, die den effektiven Wärmeübergang schwächen und zur thermischen Schädigung der Leistungsbauteile führen – bis hin zum Ausfall. Um dem entgegenzuwirken, hat Ersa mit VOIDLESS ein Verfahren entwickelt, das die Voidbildung während des Lötprozesses beeindruckend minimiert. Zum Einsatz kommt das VOIDLESS-Modul in einer Ersa Reflowlötanlage vom Typ HOTFLOW 3/20 als Ergänzung bestehender Peakzonen, womit auch das Erreichen des schmelzflüssigen Zustandes einer Lotverbindung bei massereichen Bauteilen gewährleistet ist.
Universalverfahren zur Voidminimierung
Schon 2012 beschäftigte sich Ersa mit alternativen Verfahren zur Voidminimierung. Gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Silicatforschung (ISC) wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, um Vorüberlegungen seitens Ersa in der Praxis zu bestätigen. Die Entwicklung umfasst ein Universalverfahren zur Voidminimierung im flüssigen Lot zwischen Leiterplatte und Bauteil mittels mechanischer, sinusartiger Sweep-Anregung des Leiterplattensubstrats, wobei primär eine Longitudinalwelle mit einer Amplitude von wenigen µm in der Leiterplattenebene angeregt wird. Die niedrigen Anfangsfrequenzen des Sweeps bewirken eine homogene Schwingungsausbreitung in der Leiterplatte, ohne Molekülketten (z.B. FR4) zu schädigen.
Bei höheren Frequenzen führt die Frequenzsteigerung zur Versteifung des Leiterplattensubstrats, einer Erhöhung des E-Moduls und infolge des geringeren Dämpfungsfaktors zur besseren Energieübertragung auf das flüssige Lot. Bereiche mit niedrigerer Dichte – die „Voids“ – werden aus dem flüssigen Lot „hinausvibriert“. Das flüssige Lot auf der LP wird so mehrfach durch die Schwingungsausbreitung in der Leiterplatte in eine Relativscherbewegung angeregt, was zur Voidminimierung führt. Viele Untersuchungen am ISC haben die hohe Dämpfungswirkung des Lotes nachgewiesen.
Mit VOIDLESS: Restvoidrate von unter 2%
Die HOTFLOW 3/20 VOIDLESS verbindet bewährte Ersa Reflowlöttechnologie mit der einfach zu- oder abschaltbaren VOIDLESS-Option, die den Kunden höchste Flexibilität im Produktionsprozess bietet. Bereits wenige Sekunden VOIDLESS genügen, um die Voidrate um bis zu 98% gegenüber einem herkömmlichen Lötprozess zu reduzieren.
Weitere positive Nebeneffekte: Zentrierung der Bauteile auf dem Lotpad und optimierte Benetzung des Lotes auf dem Pad darunter. Delaminationen des Leiterplattensubstrates oder Popcorn-Effekte der Bauteilgehäuse gibt es mit VOIDLESS nicht. Zusätzliche Bauteilspezifizierungen sowie MSL-Level (Trocknung der Komponenten) wie bei Alternativprozessen sind nicht erforderlich. Die Ersa HOTFLOW 3/20 VOIDLESS überzeugt mit kurzen Taktzeiten, nahezu wartungsfreiem Betrieb, idealer Energiebilanz und optimierter Prozesskontrolle bei höchster Maschinenverfügbarkeit – und mit einer Restvoidrate von unter 2%!