Lötstelleninspektion
Die Lötstelleninspektion ist ein entscheidender Schritt in der Elektronikfertigung. Sie dient dazu, die Qualität der Lötverbindungen zu überprüfen, um sicherzustellen, dass elektronische Komponenten zuverlässig funktionieren und keine Defekte aufweisen.
Inhaltsverzeichnis
Wozu dient die Lötstelleninspektion?
Lötstellen sind kritische Verbindungen, die elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte (PCB) elektrisch und mechanisch verbinden. Mangelhafte Lötstellen können zu Ausfällen in elektronischen Geräten führen, was kostspielige Reparaturen oder sogar Sicherheitsprobleme zur Folge haben kann. Daher ist die Lötstelleninspektion unerlässlich, um die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von elektronischen Baugruppen sicherzustellen.
Lötstelleninspektion
bei Quality Analysis
Für die präzise Inspektion von Bauteilen und Lötverbindungen sind hohe Auflösungen im Mikro- und Nanometerbereich erforderlich. Neben Licht-, und Elektronenmikroskopie bieten zerstörungsfreie Methoden wie die 2D-Röntgenanalyse und 3D-Computertomographie schnelle und effektive Möglichkeiten, verborgene Defekte zu erkennen. Wir bieten sowohl zerstörungsfreie als auch zerstörende Untersuchungen und kombinieren fortschrittliche Technologien für eine umfassende Analyse und Qualitätsbewertung.
- Zerstörungsfreie Prüfung mittels 2D-Röntgeninspektion und 3D-Computertomographie
- Zerstörungsfreie bzw. teilweise zerstörende Prüfung mittels Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie sowie FIB-SEM-Mikroskopie
- Serienkontrolle zur Gut-/Schlecht-Prüfung
- Analyse von Lötstellen, z.B. Abstand der Lotkugeln, Lotanstieg oder Lotspaltdicke
- Schrägdurchstrahlung zur Analyse von Be- und Entnetzungsfehlern
- Untersuchung von Lötstellenanomalien, z.B. Überschusslot, Nadellöcher, Risse, Poren und Lunker, Brückenbildung oder Brüche in der Lötverbindung
- Bestimmung des Porenanteils (Voids) in Lötstellen oder Leitkleberschichten
- Automatische Lötstelleninspektion (AXI) von z.B. BGAs, Gullwing-Pins oder integrierten Schaltungen (IC)
- Analyse auf Basis der Abnahmekriterien für Leiterplatten und elektronische Baugruppen, z.B. IPC A-600 und IPC A-610
Welche Methoden werden zur Lötstelleninspektion eingesetzt?
Die angewandten Prüfverfahren zur Lötstelleninspektion sind vielfältig. An dieser Stelle zeigen wir Ihnen eine kleine Auswahl der praxisrelevanten Verfahren.
Manuelle optische Inspektion (MOI)
Die MOI umfasst die manuelle Überprüfung von Lötverbindungen auf offensichtliche Mängel wie ungleichmäßige Lötstellen, kalte Lötverbindungen oder sichtbare Lötbrücken. Zwar kann diese Methode durch den Einsatz von Mikroskopen die Erkennung von groben Fehlern unterstützen, doch ihre Effektivität ist begrenzt, insbesondere bei modernen Leiterplatten mit feinen Bauteilen. Viele Defekte bleiben oft unentdeckt, daher wird die visuelle Inspektion meist durch fortschrittliche Technologien wie Automatische Optische Inspektion (AOI) oder die Automatische Röntgeninspektion (AXI) ergänzt.
Automatische optische Inspektion (AOI)
Die AOI ist eine zentrale Methode bei der Lötstelleninspektion. Sie verwendet hochauflösende Kameras und fortschrittliche Bildverarbeitungstechnologien, um Lötverbindungen präzise zu überprüfen. AOI-Systeme erfassen detaillierte Bilder von Leiterplatten und analysieren diese auf visuelle Defekte wie Lötbrücken, unzureichende Benetzung oder andere Unregelmäßigkeiten. Die AOI ist besonders vorteilhaft für die Serienfertigung, da es eine schnelle, konsistente und objektive Bewertung der Lötstellen ermöglicht.
Automatische Röntgeninspektion (AXI)
Die AXI ist eine fortschrittliche Inspektionsmethode, die es ermöglicht, Lötstellen zu prüfen, die mit optischen Verfahren nicht sichtbar sind. Sie kommt insbesondere bei komplexen Baugruppen wie Ball Grid Arrays (BGA) und anderen verdeckten Verbindungen zum Einsatz. AXI-Systeme verwenden Röntgenstrahlen, um eine durchdringende Ansicht der Lötstellen zu erzeugen und ermöglichen so die Erkennung von internen Defekten wie Lufteinschlüssen (Voids), unzureichender Benetzung, Lötbrücken und Lunkern. Moderne AXI-Systeme können in 2D, 2.5D und 3D arbeiten.
Ziele der Lötstelleninspektion
Die Lötstelleninspektion ist ein entscheidendes Analyseverfahren, wenn es um die Qualitätssicherung elektronischer Bauteile geht. Primär dient die Inspektion der Sicherstellung, dass alle Lötverbindungen den erforderlichen elektrischen und mechanischen Standards entsprechen. Auf diese Weise hilft sie, Lötfehler frühzeitig zu erkennen und Folgeschäden zu vermeiden.
Lötfehler sichtbar machen
Bei der Inspektion von Lötstellen können verschiedene Fehlerarten identifiziert werden, die die Funktionalität und Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen gefährden.
Ein häufig auftretender Fehler ist die kalte Lötstelle, die durch unzureichende Erwärmung während des Lötvorgangs entsteht und zu schwachen oder fehlenden elektrischen Verbindungen führen kann.
Daneben gibt es die Lötbrücke, bei der benachbarte Lötstellen ungewollt miteinander verbunden werden, was potenziell gefährliche Kurzschlüsse zur Folge haben kann. Solche Fehlerarten werden besonders effektiv durch die Automatische Optische Inspektion (AOI) oder die Röntgeninspektion (AXI) entdeckt.
Ein weiteres Problem sind Lunker, auch Hohlräume genannt, die sich innerhalb der Lötstelle bilden. Diese beeinträchtigen sowohl die mechanische Festigkeit als auch die elektrische Leitfähigkeit der Verbindung. Die AXI-Methode ist besonders gut geeignet, um diese internen Defekte sichtbar zu machen.
Zusätzlich können Risse, die häufig durch mechanische Belastung oder thermische Zyklen entstehen, die Lötstelle erheblich schwächen. Diese Risse lassen sich durch visuelle Inspektionen sowie spezielle Testverfahren wie thermische Zyklenprüfung und Röntgeninspektion aufspüren.
Schließlich ist auch Korrosion eine Gefahr, insbesondere in feuchten oder aggressiven Umgebungen. Sie stellt ein ernsthaftes Risiko für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Lötverbindungen dar. Korrosive Stellen können durch visuelle Inspektion oder chemische Analysen aufgedeckt werden.
Die Lötstelleninspektion in der Praxis
Die Lötstelleninspektion wird in der Praxis an einer Vielzahl von elektronischen Bauteilen und Baugruppen durchgeführt, um die Qualität und Zuverlässigkeit der Verbindungen sicherzustellen. Besonders häufig findet sie bei der Inspektion von Leiterplatten (PCBs) Anwendung, wo sie die Lötstellen von oberflächenmontierten Bauteilen (SMDs) wie Widerständen, Kondensatoren, integrierten Schaltungen (ICs) und Transistoren überprüft. Auch bei anspruchsvollen Bauteilen wie Ball Grid Arrays (BGAs) und Quad Flat No-Leads Packages (QFNs) ist die Lötstelleninspektion unerlässlich, da hier Defekte wie Lötbrücken oder Hohlräume oft nicht sichtbar sind und spezialisierte Methoden wie die Röntgeninspektion (AXI) erfordern. Zudem wird die Inspektion an Durchsteckbauteilen (THT) durchgeführt, insbesondere dort, wo Bauteile hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, etwa bei Steckverbindern oder in der Leistungselektronik.
Kurz zusammengefasst: Lötstelleninspektion
Die Lötstelleninspektion ist ein zentraler Bestandteil der Qualitätssicherung in der Elektronikfertigung. Durch den gezielten Einsatz verschiedener Inspektionsmethoden können Lötfehler zuverlässig identifiziert werden, wodurch sichergestellt wird, dass Bauteile wie Leiterplatten und BGAs den hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Sicherheit gerecht werden.
