Röntgen von THT-Lötstellen: Systematisch fehlerfrei

Jul 28, 2022

Nicht immer las­sen sich die Feh­ler an THT-Löt­stel­len ein­fach erken­nen – zum Bei­spiel dann, wenn die Löt­stelle an der Bau­teil­seite abdeckt ist. In die­sem Fall wird eine zer­stö­rungs­freie Rönt­gen­un­ter­su­chung unver­zicht­bar. Sie sorgt für eine per­fekte Ver­ar­bei­tungs­qua­li­tät in der EMS-Pro­duk­tion. Bei Kraus Hard­ware kommt das Ver­fah­ren sys­te­ma­tisch zum Einsatz.

 „Die Band­breite denk­ba­rer Pro­duk­ti­ons­feh­ler ist in die­sem Zusam­men­hang groß.“  

Eine asia­ti­sche Unter­su­chung kam vor zwei Jah­ren zu dem Ergeb­nis, dass es welt­weit rund 2.100 Her­stel­ler von Lei­ter­plat­ten mit rund 2.700 Anla­gen gibt – etwas mehr als die Hälfte davon befin­det sich in China, wobei die Stück­zah­len welt­weit immer wei­ter zuneh­men. Ange­sichts der rasan­ten Digi­ta­li­sie­rung unse­rer Welt und dem Auf­kom­men der Elek­tro­mo­bi­li­tät ist das frei­lich keine Über­ra­schung, denn Lei­ter­plat­ten sind heute in so gut wie allen elek­tri­schen Gerä­ten im Ein­satz. Aller­dings steigt vor die­sem Hin­ter­grund auch die pro­duk­ti­ons­tech­ni­sche Her­aus­for­de­rung, denn große Stück­zah­len erhö­hen das Risiko von Pro­duk­ti­ons­feh­lern – vor allem auch des­halb, weil die tech­ni­schen Her­aus­for­de­run­gen ange­sichts einer zuneh­men­den Minia­tu­ri­sie­rung zunehmen.

Bei­spiel „THT-Fer­ti­gungs­tech­no­lo­gie (Through-Hole Tech­no­logy)“: Hier ver­fü­gen die dazu­ge­hö­ren­den Bau­ele­mente über spe­zi­elle Anschlüsse, die bei der Mon­tage in die Durch­kon­tak­tie­run­gen der Lei­ter­platte gesteckt und anschlie­ßend durch Löten mit der metal­li­sier­ten Hülse ver­bun­den wer­den. Die Band­breite denk­ba­rer Pro­duk­ti­ons­feh­ler ist in die­sem Zusam­men­hang groß:

  • Design: Zu dem typi­schen Feh­lern an Roh-Lei­ter­plat­ten gehö­ren feh­lende Wär­m­e­fal­len oder eine zu hohe ther­mi­sche Masse, wodurch das Lot erstarrt, bevor es durch die Durch­kon­tak­tie­rung gestie­gen ist. Beide Her­aus­for­de­run­gen müs­sen idea­ler­weise im Rah­men eines umfas­sen­den „Design for Manu­fac­tu­ring“ gelöst wer­den. Glei­ches gilt für die zu defi­nie­ren­den Lot­pa­ra­me­ter. So sorgt bei­spiels­weise nur ein aus­rei­chen­der Lot­spalt dafür, dass sich das Lot zwi­schen Bau­teil und Lei­ter­plat­ten aus­rei­chend aus­brei­ten kann.
  • Bohrung/Durchkontaktierung: Ähn­lich pro­ble­ma­tisch ist es, wenn wäh­rend der Pro­duk­tion Löt­stopp­lack in die Boh­run­gen der Platte gerät, denn der Lack wirkt wie eine Sperre. Ein ver­gleich­ba­res Feh­ler­bild ist die man­gel­hafte Metal­li­sie­rung an der Bohrung.
  • Lötung: Gas­ein­schlüsse (Voids) wir­ken sich nega­tiv auf die Anbin­dung aus – unter ande­rem, weil sie mecha­ni­sche Sta­bi­li­tät, Wär­me­ab­lei­tung oder elek­tri­sches Ver­hal­ten beein­träch­ti­gen kön­nen. Zudem tre­ten gele­gent­lich je nach Charge Benet­zungs­schwie­rig­kei­ten an den Bau­tei­len auf. 

Rönt­gen­un­ter­su­chung oft unver­zicht­bar
Zusam­men­fas­send kann man sagen: Es gibt zahl­rei­che denk­bare Feh­ler, die sich nicht „auf den ers­ten Blick“ iden­ti­fi­zie­ren las­sen. Sie tre­ten auch bei ver­meint­lich sta­bi­len und groß­vo­lu­mi­gen Pro­duk­ti­ons­pro­zes­sen auf, was eigent­lich eine Pro­zess­kon­trolle nahe­legt – bei vie­len Pro­du­zen­ten ist sie aber kein Stan­dard. Hinzu kommt, dass sich das Ergeb­nis spä­ter nicht mehr licht­op­tisch über­prü­fen lässt, wenn der Feh­ler ver­deckt ist. Vor die­sem Hin­ter­grund hat die Rönt­gen­un­ter­su­chung von THT-Löt­stel­len eine beson­dere Bedeu­tung. Sie kommt bei Kraus Hard­ware sys­te­ma­tisch zum Ein­satz und ergänzt die all­ge­mei­nen Pro­zess­kon­trol­len vom Waren­ein­gang bis zur Fer­ti­gung. Warum setzt das Unter­neh­men auf diese Tech­no­lo­gie? „Es wer­den nicht alle Feh­ler bei ein­fa­chen opti­schen Prü­fun­gen auf­ge­deckt. Des­halb gehen wir mit der Rönt­gen­tech­nik noch einen Schritt wei­ter, um best­mög­li­che Ergeb­nisse sicher­zu­stel­len“, erklärt Gesell­schaf­ter Andreas Kraus.

High-Tech garan­tiert Sicher­heit
Dabei kommt bei Kraus Hard­ware die Rönt­gen­an­lage YXLON Che­e­tah inklu­sive hoch­auf­lö­sen­dem Flä­chen­de­tek­tor zum Ein­satz. Ihre Auf­lö­sung beträgt bis zu 0,3 Mikro­me­tern. Zudem ist eine rund 3.000-fache Ver­grö­ße­rung mög­lich. „Mit die­ser Tech­no­lo­gie las­sen sich zahl­rei­che elek­tri­sche Bau­teile, Bau­grup­pen und mecha­ni­sche Kom­po­nen­ten umfas­send unter­su­chen“, fasst Andreas Kraus zusam­men. „Die Prü­fung erfolgt scho­nend, schnell und prä­zise. Zudem kön­nen wir die Ergeb­nisse auf Kun­den­wunsch in einem Prüf­be­richt doku­men­tie­ren. Die­ses Vor­ge­hen sorgt für denk­bar große Sicherheit.“

Gas­ein­schlüsse (Voids – hier als Gas­blase in der Löt­stelle zu erken­nen) wir­ken sich nega­tiv auf die Anbin­dung aus.

Das Bild zeigt einen Metal­li­sie­rungs­feh­ler in der Bohrung.

Diese Rönt­gen­un­ter­su­chung zeigt an einer Stelle einen man­geln­den Lot­durch­stich (roter Kreis).

Hier befin­det sich Löt­stopp­lack in den Boh­run­gen. Er wirkt wie eine Bar­riere für das Lot.

KRAUSBLOG – News aus der Elektronik-Welt

Kompensation: Die Belastungen abfangen

Ange­sichts von hoher Infla­tion und unsi­che­ren Ener­gie­lie­fe­run­gen steigt die Belas­tung für…

Netzwerk EMS: Das Know-how der Unternehmen bündeln

Das Wort „Netz­werk“ ist fast zu einem Syn­onym für unsere Zeit gewor­den – auch und gerade innerhalb…

30 Jahre Kraus Hardware: 2. Teil unseres Rückblicks

2022 gibt es Kraus Hard­ware bereits seit 30 Jah­ren. Aus die­sem Anlass bli­cken wir in insgesamt…

Bestücken: Die Einpresstechnik erfolgreich einsetzen

Seit mehr als 20 Jah­ren kommt die Ein­press­tech­nik bei Kraus Hard­ware zum Ein­satz – mit Erfolg,…

Offene Stellen: Warum bei Kraus Hardware arbeiten?

Aktu­ell sucht Kraus Hard­ware wie­der eine Reihe von neuen Mit­ar­bei­te­rin­nen und Mit­ar­bei­tern. Warum…

Löten: Den Pastendruck im Detail optimieren

Opti­male Löt­er­geb­nisse hän­gen (unter ande­rem) von der Qua­li­tät des Pas­ten­drucks per Scha­blone ab.…

Bauteil-Beschaffung: Per API-Schnittstelle den Prozess verkürzen

Die Lage auf dem Beschaf­fungs­markt ist schwie­rig: Mit­un­ter zei­gen die Web­sei­ten der Händ­ler die…

30 Jahre Kraus Hardware: Unser Rückblick auf die ersten Jahre

In die­sem Jahr fei­ert Kraus Hard­ware sein 30-jäh­ri­ges Bestehen – ein guter Anlass, um in mehreren…

Kundenbrief: Bestellen Sie besser so früh wie möglich!

Die gro­ßen Pro­bleme rund um die Mate­ri­al­be­schaf­fung in der Indus­trie ver­schär­fen sich immer…

Rework im Automobilbau: Material und Kosten sparen

Kann pro­fes­sio­nel­les Rework in anspruchs­vol­len Bran­chen wie dem Auto­mo­bil­bau zum Ein­satz kommen?…

Wir informieren Sie regelmäßig über Innovationen und technische Entwicklungen. Hier finden Sie unsere letzten Pressemeldungen sowie weiterführende Materialien zum Download.