Poren in Lötstellen sind immer wieder ein Thema, wenn es um elektrische Belastbarkeit, Wärmeabfuhr und Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen geht. Um die Porenentstehung während eines Lötprozesses darzustellen, gibt es am Fraunhofer ISIT die Möglichkeit, einen Reflow-Lötvorgang in einer Röntgenanlage In-Situ zu beobachten. Hierfür wird ein Substrat (z.B. Keramikträger oder FR4-Leiterplatte) mit einer Lotpaste bedruckt, mit dem zu untersuchenden Bauteil bestückt und auf einem Heiztisch in einer Röntgenanlage (Abbildung 1) platziert und der Lötprozess durchgeführt. Die maximale Probengröße beträgt hierbei ca. 4cm x 5cm. Das Aufnahme-Fenster (Sichtbereich) während des Lötvorgangs ist ca. 1,5cm x 1,5cm groß.

Die Probenkammer wird mittels eines Aluminiumdeckels verschlossen (Abbildung 2), evakuiert und anschließend mit Stickstoff geflutet. 

Alternativ kann die Kammer auch unter Vakuum betrieben werden, um einen Vakuum-Lötprozess nachzustellen. Bei Erreichen eines definierten Unterdrucks wird das Heizprogramm manuell gestartet. Dabei beginnt der Heiztisch sich mit einer vorgegebenen Rampe auf die gewünschte Peak-Temperatur zu erwärmen und das im Programm vorgegebene vorab individuell eingestellte Temperatur-Zeitprofil wird abgefahren. Es können sowohl Sattel- als auch Linearprofile simuliert werden. 

Das Heizsystem des Tisches und die Röntgenanlage werden separat gesteuert, so dass die Röntgendurchstrahlung zu einem beliebigen Zeitpunkt gestartet werden kann. Der Lötvorgang kann nun online in der Röntgenanlage betrachtet werden. Während des Reflow-Lötprozesses können sowohl Röntgenvideos als auch einzelne Fotos aufgenommen werden. An der Anlage ist im Livebild deutlich der Aufschmelzvorgang und Entstehungsprozess der Poren im Lot zu erkennen. Am Ende der eingestellten Haltezeit in der Peak-Phase wird die Heizung abgestellt und die Heizkammer durch Fluten mit Stickstoff abgekühlt. Zum gewünschten Zeitpunkt wird der Durchstrahlungsvorgang an der Röntgenanlage manuell beendet. Im Nachgang können die erstellten Aufnahmen ausgewertet werden.

Wenn Sie Ihren Lötprozess genauer analysieren wollen und z.B. verschiedene Lotpasten und/oder Bauteil/Substratkombinationen vergleichen wollen, können Sie sich gerne an uns wenden.