Forum: Platinen Wie Grabsteine beim Löten verhindern (Dampfphasenlöten) ?


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von Peter (Gast)


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Hi.

Ich habe das Problem das ich 0805 Bauteile verbaue und die 
komischerweise Grabsteiene Bilden.

Mit einem IR-Oven hatte ich bis jetzt nie das Problem.
Aber nun mit Dampfphasenlöten bekomme ich öfter Grabsteine.

Habe sogar bei der letzten Charge mal 10 Platinen willkürlich raus 
genommen und die in den IR Ofen gelegt.
Resultat auf 40% der Platinen aus dem Dampfphasenlötofen hatten 
Grabsteine, 0,00% aus dem IR-Ofen.

Hat jemand dazu eine Idee?

von Nikolaus S. (Firma: Golden Delicious Computers) (hns)


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Peter schrieb:
> Hi.
>
> Ich habe das Problem das ich 0805 Bauteile verbaue und die
> komischerweise Grabsteiene Bilden.
>
> Mit einem IR-Oven hatte ich bis jetzt nie das Problem.
> Aber nun mit Dampfphasenlöten bekomme ich öfter Grabsteine.
>
> Habe sogar bei der letzten Charge mal 10 Platinen willkürlich raus
> genommen und die in den IR Ofen gelegt.
> Resultat auf 40% der Platinen aus dem Dampfphasenlötofen hatten
> Grabsteine, 0,00% aus dem IR-Ofen.
>
> Hat jemand dazu eine Idee?

Ich habe mit 0402 nie Probleme gehabt.

Aber ein paar Ideen:
- Pads kleiner machen, weniger Paste.
- Pastenauftrag gleichmäßiger.
- Bauteile mittiger und präziser plazieren.

: Bearbeitet durch User
von Peter (Gast)


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Das würde aber beide Lötvarianten betreffen und ist im Prinzip auch 
immer richtig.

Aber wieso verhält sich das ganze so unterschiedlich?

von Dr. Who (Gast)


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Peter schrieb:
> Aber wieso verhält sich das ganze so unterschiedlich?

Könnte vom Layout kommen, weil die Wärme vom Metall ja akkumuliert wird.
Selbst Dampf braucht seine Zeit bis sich alles auf den Boards auf 
Schmelztemperatur erwärmt hat. Ein bisschen zeitlicher Verzug reicht
da schon.
Wenn dann noch dicke Leiterbahnen oder eine Massefläche involviert sind
entstehen im Eutektikum mechanische Spannungen die zu dem Effekt führen.
Man löst das Problem für gewöhnlich mit sogenannten Thermals oder
versucht andere Lötpasten mit geeigneten Legierungen.

Es gibt im Wikipedia auch einen Beitrag dazu.

https://de.wikipedia.org/wiki/Grabsteineffekt

von Interessierter Zuschauer (Gast)


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Peter schrieb:
> Hat jemand dazu eine Idee?

Die Produktion hat den paste-stencil um 20% verändert (Reduziert),
für beste ergebnisse musste die geometrie (des pads, der maske oder des 
stencils) verändert werden (dreieckförmig?). da ich aber nicht mehr dort 
tätig bin, kann ich nicht nachfragen.

Vielleicht findet sich dort was:

https://epp.industrie.de/top-news/effiziente-schablonen-bei-gleichem-layout/
https://www.cad-ul.de/faq/ursachen-vermeidung-von-tombstones.php
https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/what-is-pcb-tombstoning/

Anti-tombstone solder paste (mit Bismut-Anteil) dagegen soll nix 
bringen.

von Peter (Gast)


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Im WWW habe ich schon einiges gelesen, aber richtige Hilfe war das bis 
jetzt nicht.

Sind 4 Lagen mit anständig Masse im Kern.
Es sind aber auch nicht immer die gleichen Bauteile, sonst wäre es ja zu 
einfach.

Also könne ein etwas geändertes Profil möglicherweise was bringen.
Eine Kammeraaufnahme mit Temp-Einblendung wäre da bestimmt hilfreich.
Nur das wird keine Kammera auf Platinen höhe überleben, obwohl mit Tele 
und genug Abstand wird die vielleicht nicht platt gekocht.
So ein 8€ USB Ding habe ich, aber die kommt mit ihrer Linse nicht 
weitgenug weg. Da versuche ich bis zum nächsten Löten mal was zu 
basteln.
Andere Tipps nehme ich gerne an.

Dreieckförmig klingt interesant, muss mal sehen ob ich das überhaupt so 
ändern kann. Fürchte aber das das nach einer langen Testphase klingt.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Je gleichmäßiger die Pads erhitzt werden, desto geringer ist die Chance 
des Tombstoning. These: Bei IR werden die (Strahlung absorbierenden) 
Komponenten zuerst heiß, die hellere und damit eher reflektierende Paste 
wird dann von den Komponenten erwärmt. Bei Dampfphase geht von Anfang an 
mehr Leistung direkt in die Lötstellen.

Umstellen von Eagle-Standard-Pads auf KiCad-Standard-Pads (die deutlich 
kleiner sind) hat bei mir das Problem weitgehend gelöst.

von Gladadel (Gast)


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Hi, interessantes Problem.

Wie kommt die Platine in den Dampf? Läuft da was nicht sauber? Manchmal 
kann es bei kleinen Erschütterungen auch zum Grabstein Effekt kommen.

von Bürovorsteher (Gast)


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> Hat jemand dazu eine Idee?

Primär: Padgeometrie ist falsch (zu große Pads, zu weit auseionander), 
zuviel Lotpaste
Bei ganz verkorkster Geometrie gibt es auch beim Konvektionslöten 
Grabsteine.

Sekundär: das Kondensat hat eine Dichte von 1,8. Damit kommt es beim 
Kondensationslöten und grottiger Geometrie ggü dem Konvektionslöten zu 
einem latenten Aufschwimmen leichter Bauelemte bevor das Lot flüssig 
wird. Resultat ist bekannt.

von Wühlhase (Gast)


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Ein weiterer Faktor, der zu Grabsteinen führt, ist Lötpaste die ihre 
Standzeit erreicht hat oder sonstwie außerhalb der Specs liegt, z.B. 
wenn die fertig bestückte Platine vorm Löten zu lange rumliegt.

Ich hab (bzw. mußte, war Befehl) vor etwa einem Jahr eine Platine mit 
Lötpaste gelötet, die schon seit Sommer 2012 (!) abgelaufen war.
Eigentlich waren es drei Platinen in einem Nutzen.

Ich hab mich der Anordnung zum größten Teil trotzdem widersetzt und für 
die allermeisten Bauteile heimlich eine andere Lötpaste verwendet.
Unterschiede/Gemeinsamkeiten zwischen den Pasten:
-wasserlösliches Flußmittel in der guten, nichtwasserlösliches FM in der 
vergammelten Paste
-beides bleifreie Legierungen
-die bessere Lotpaste hatte ihr Ablaufdatum noch vor sich.

Das Platinennutzen wurde in einem Reflowofen gelötet, nix Dampf.

Man hat schon während der Verarbeitung der Platine gemerkt, daß die alte 
Paste kein bisschen mehr klebt. Das Lötergebnis war auch eindeutig:
Während es mit der guten Lötpaste keinerlei Grabsteine gab, obwohl 
gerade mit dieser sehr viel 0402-Feinstaub verlötet wurde, hat es mit 
der vergammelten Lötpaste sogar 1812-Ziegelsteine weggetragen. Diese 
haben sich nicht aufgerichtet, sondern sind weggeschwommen. Sogar so, 
daß ein Anschluß gar keinen Kontakt mehr mit dem Pad hatte. Schief und 
krumm saßen die am Ende aber alle drauf und am Ende war ich froh, daß 
ich größtenteils die andere Paste verwendet habe.

von Wolfgang (Gast)


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Max G. schrieb:
> Umstellen von Eagle-Standard-Pads auf KiCad-Standard-Pads (die deutlich
> kleiner sind) hat bei mir das Problem weitgehend gelöst.

Was hat denn die Pad-Form mit dem CAD-Programm zu tun.
Die Packages kann doch jeder machen, wie er meint, dass es gut ist.

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Natürlich kannst du auch in Eagle gute Pads selbst malen oder in KiCAD 
schlechte.
Das Zauberwort heißt "Standard". Beide Programme liefern Libraries mit 
Lands mit. Bei KiCAD sind die anders als bei Eagle.

von Christian B. (luckyfu)


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vergleiche mal die Pads mit denen, die die IPC fodert:
https://electronics.stackexchange.com/questions/244475/ipc-specification-for-pad-width-vs-pin-width-smd

Zumeisst sind die Originalpads zu groß oder du hast sie unsymetrisch 
angeschlossen. Z.B. ein Pad auf einer Plane und das andere mit einem 
0,1mm Leiterzug angebunden. Daß dort ein Grabstein entsteht ist logisch. 
Wenn die Pads dann noch zu groß sind wird der Effekt noch verstärkt.

von Squeegee (Gast)


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Peter,

lade einen Layout-Auszug von einem betroffenen Bauteil hoch, lege das 
Bauteil als Grafik mit den realen Abmessungen darüber, genau zentrisch 
auf die Padgeometrie.
Ich vermute, Du hast ein unsymmetrisches Wärmemamnagement an den 
Bauteilen. Wenn Du mit den 0402-BE´s noch nie Probleme hattest, dann 
wird die Padgeometrie im Verhältnis zu der Gehäuseform bei 0402 besser 
sein als bei den 0805-BE.
Die Dreieckform im Stencil hat seinen Grund: zur Vermeidung von 
Lotkugeln neben den Bauteilen.
Wie weit gehen die Pads unter das Bauteil in den nicht benetzbaren 
Bereich? Wie weit ist das Ende des Pads vom Bauteilanschluss-Ende 
entfernt?
Wenn die Pastenfläche um 20% reduziert wurden, dann besteht bei zu weit 
auseinander platz0ierten Pads die Gefahr, daß der BE-Anschluss die Paste 
nicht berührt: -> Grabsteine!
Wenn die Padfläche hinter den Anschlüssen zu groß ist, dann ist die 
Hebelwirkung des flüssigen Zinns sehr hoch -> Bautel stellt sich auf.
Noch ein Hinweis: aus meiner Erfahrung begünstigen die 
Standart-Padgeometrien aus EAGLE für die CHIP-Bauteile den 
Grabsteineffekt.

Gruß

Ralf

DFM-Engineer
Lacroix-Electronics

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


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Squeegee schrieb:
> Noch ein Hinweis: aus meiner Erfahrung begünstigen die
> Standart-Padgeometrien aus EAGLE für die CHIP-Bauteile den
> Grabsteineffekt.

Interessant. Nach Max bist Du schon der Zweite, der die EAGLE-Pads als 
ungünstig einstuft. Wir nutzen hier ausschließlich KiCad, daher war das 
wohl bisher kein Problem und deshalb habe ich mir darüber bisher kaum 
Gedanken gemacht. Ich werde mir die EAGLE-Libs aber mal anschauen, damit 
ich weiss, wie man es nicht machen sollte. Man lernt ja gerne dazu :-)

von Peter (Gast)


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Ich habe Eagle Std Pads drauf, sind die von hause aus schrott?
Das wäre ja mal klasse.
Werde ich aber gegen prüfen müssen um da sicher zu sein.

Die Paste war eigentlich neu, hatte die erst geöffnet.

Gut wenn IR erst die Teile und dann das Lot erhitzt ist das 
logischerweise was anderes als der Dampf der alles "gleichtzeitig" 
erhitzt.
Aber da werde ich beim nächsten mal versuchen mit einer Kammera das 
Profil anzupassen.

Kleinen Erschütterungen gibt es garantiert.
Die Platinen werden eingezogen und im inneren läuft ein Kühlkompressor.

von Johannes S. (Gast)


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Peter schrieb:
> Ich habe Eagle Std Pads drauf, sind die von hause aus schrott?

was heisst Schrott? Früher wurde maschinell mehr in Lötbädern gearbeitet 
und auch für das Handlöten sind größere Pads einfacher. Es hängt also 
davon ab welches Lötverfahren genutzt wird. Viele Teile in Eagle sind 
sehr alt und daher für VP Löten nicht optimal.

von Nikolaus S. (Firma: Golden Delicious Computers) (hns)


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Chris D. schrieb:
> Squeegee schrieb:
>
> Interessant. Nach Max bist Du schon der Zweite, der die EAGLE-Pads als
> ungünstig einstuft. Wir nutzen hier ausschließlich KiCad, daher war das
> wohl bisher kein Problem und deshalb habe ich mir darüber bisher kaum
> Gedanken gemacht. Ich werde mir die EAGLE-Libs aber mal anschauen, damit
> ich weiss, wie man es nicht machen sollte. Man lernt ja gerne dazu :-)

Wir haben bei EAGLE schon immer (d.h. seit ca. 2012) unsere eigenen Pads 
verwendet (selbst für RLC) und daher mit Dampfphase noch keine 
schlechten Erfahrungen gesammelt.

Meine Meinung aus vielen Jahren EAGLE: völlig ok, wenn man weiß wie man 
es benutzt und die Libraries ignoriert.

: Bearbeitet durch User
von Nikolaus S. (Firma: Golden Delicious Computers) (hns)


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Peter schrieb:
> Ich habe Eagle Std Pads drauf, sind die von hause aus schrott?

Wie andere schon schrieben gibt es keine Std-Pads die für alles geeignet 
sind.

Man muß die Leiterplatte (incl. Schablone etc.) schon auf den 
Fertigungsprozess anpassen. Meist gibt es eine Bandbreite wo es gut 
funktioniert und mit etwas Glück deckt es alle Fertigungsverfahren ab. 
Aber nicht immer.

Wir hatten z.B. einen µBGA (DM3730 mit Package on Package) den man 
überhaupt nur mit Dampfphase löten konnte. Und auch dann nur, wenn man 
die Schablonenöffnungen für ansonsten gleichartige Pads verschieden groß 
gemacht hat. Der Chiphersteller hat dieses Gehäuse aber nur genau einmal 
verwendet und das hatte offenbar seinen Grund...

von Peter (Gast)


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"Schrott?" heisst nur das die wohl nicht so gut sein sollen wie die 
KiCad oder eigne PADs.
Bis jetzt waren die immer gut und ich wäre auch nie auf die Idee 
gekommen daran zuzweifeln, aber anscheined sind die STD Teile aus deren 
LIB wohl nicht perfekt.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Peter schrieb:
> Ich habe Eagle Std Pads drauf, sind die von hause aus schrott?
> Das wäre ja mal klasse.
> Werde ich aber gegen prüfen müssen um da sicher zu sein.

Beim Layout sollte man den Produktionsprozess im Auge behalten. Ich 
setzte EAGLE seit V4 professionell ein und das erste was ich gelernt 
habe, war dass man mitgelieferte Bibliotheken nicht ungeprüft übernimmt.

Über die Qualität aktueller Bibliotheken kann ich nichts sagen, da hier 
eben nur meine eigenen Libs in die Fertigung gehen und ich aus den 
leidlich bekannten elendigen Gründen noch bei V7 hänge.

Ich habe bei Standardgrößen 0402..0603..0805 zwei Footprints zur 
Auswahl:

- Solche mit großen Pads, die über das Bauteil überstehen. Diese Pads 
sind ideal für Handbestückung, und bei korrekter, symmetrischer 
thermischer Anbindung problemlos für industrielle Reflow- und 
Dampfphasenprozesse.
Diese Pads sind gerade für Analogschaltungsentwicklung ideal, weil das 
Debugging deutlich leichter geht.

- Solche mit kleinen Pads, nach Herstellerangaben bzw. IPC6xx, die kaum 
über das Bauteil überstehen. Diese Pads sind ideal für kompakte 
Baugruppen und bei korrekter, symmetrischer thermischer Anbindung sehr 
gut für industrielle Reflow- und Dampfphasenprozesse.

Einfach mal in die IPC6xx schauen. Das ist die Norm gegen die ein 
Fertiger üblicherweise anbietet. Wenn nicht im Haus, der Fertiger hat 
sie garantiert.

von Richard B. (r71)


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Peter schrieb:
> Ich habe Eagle Std Pads drauf, sind die von hause aus schrott?

Nein, diese sind fürs "Handlöten" gemacht worden.

von Peter (Gast)


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Bei mir sind es die LIBs aus der V5 manche noch aus der V4. Die aus der 
V2 und V3 sind höchstens noch in einigen alten Layouts zu finden.

Für das meiste habe ich eigne LIBs nur für die STD SMD Teile habe ich 
die Originalen benutzt. Hat ja auch mit IR immer perfekt funktioniert.

Da brauchte ich nicht mal nachsehen, ich habe die großen Pads, die über 
das Bauteil überstehen.
Werde ich beim nächsten Layout mal ändern.

Und für die aktuellen Platinen versuche ich mit dem Profil etwas raus zu 
holen.

von Felix A. (davinciclaude)


Angehängte Dateien:

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Squeegee schrieb:
> Ich vermute, Du hast ein unsymmetrisches Wärmemamnagement an den
> Bauteilen.

Marcus H. schrieb:
> Solche mit kleinen Pads, nach Herstellerangaben bzw. IPC6xx, die kaum
> über das Bauteil überstehen. Diese Pads sind ideal für kompakte
> Baugruppen und bei korrekter, symmetrischer thermischer Anbindung sehr
> gut für industrielle Reflow- und Dampfphasenprozesse.

Mit dem selben Problem bin ich auf diesen Thread gestossen. Ich habe 
Ende letztes Jahr ein mittelkomplexes Design übernommen (15x20cm, je 
nach Bestückung 600 - 800 Bauteile). Dabei haben wir bei der Produktion 
massive Probleme mit Tombstones, was mit einen grossen Reworkaufwand 
verbunden ist.

- Betroffen sind v.a. 0402, gelötet wird mit Dampfphase.
- Vermutung: Unser Footprint und unser Layout sind nicht optimal, siehe 
auch angehängte Vergleichsbilder. Ich würde die Pads kleiner machen.
- Ich habe dem Reworkpersonal den Bestückungsplan gegeben und darum 
gebeten, Tombstones mit dem Leuchtstift zu markieren. Die entstandene 
Heatmap hat gezeigt, dass vor allem 0402 in der Nähe von grossen 
Komponenten betroffen sind.
- Die grossen Bauteile scheinen die Wärme zu absorbieren und das 
Aufheizen der 0402 Pads auszubremsen.
- Wir haben massive Übertragungstrafos mit SMD Induktivitäten in 
unmittelbarer Nähe. Dabei fällt auf, dass bei Anordnung T500 kaum 
Tombstones anfallen. Bei Anordnung T600 hingegen gibt es oft Tombstones 
zu Pad B hin.
- Ein Wechsel der Paste brachte Besserung. Diese ist massiv trockener 
und mühsam in der Handhabung. Wenn man mit dem Spachtel im 45°-Winkel 
die Paste vor sich her schiebt, rollt sie nicht schön wie eine Wurst vor 
sich hin (unser SMD-Mann meinte, dies wäre normalerweise so).

Wenn ich nun die obigen Posts richtig interpretiere müsste ich 
probieren, die 0402 Komponenten wo möglich von den grossen Bauteilen 
weiter weg zu platzieren. Falls nicht möglich, Bevorzugung von Anordnung 
T500 parallel zum grossen Bauteil. Und die Pads so umgestalten, dass sie 
mir einen möglichst kleinen Meniskus/Hebel generieren.

Kann mir jemand diesen Ansatz bestätigen?

von Brüno (dominic_m833)


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Felix A. schrieb:
> Wir haben massive Übertragungstrafos mit SMD Induktivitäten in
> unmittelbarer Nähe. Dabei fällt auf, dass bei Anordnung T500 kaum
> Tombstones anfallen. Bei Anordnung T600 hingegen gibt es oft Tombstones
> zu Pad B hin.

Das ist zu erwarten weil Pad A schneller warm wird, dort das Lot zuerst 
aufschmilzt und das Bauteil aufstellt.

Felix A. schrieb:
> Wenn man mit dem Spachtel im 45°-Winkel die Paste vor sich her schiebt,
> rollt sie nicht schön wie eine Wurst vor sich hin

Experimentiert mit Winkel, Anpressdruck und Geschwindigkeit des Rakels.

von Rainer W. (rawi)


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Brüno schrieb:
> Das ist zu erwarten weil Pad A schneller warm wird, dort das Lot zuerst
> aufschmilzt und das Bauteil aufstellt.

Ich würde eher darauf tippen, das Pad B schneller warm wird.

Felix A. schrieb:
> Bei Anordnung T600 hingegen gibt es oft Tombstones zu Pad B hin.

i.e. Bauteil auf B stehend?

von Bernd G. (Gast)


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Felix A. schrieb:
> - Vermutung: Unser Footprint und unser Layout sind nicht optimal, siehe
> auch angehängte Vergleichsbilder. Ich würde die Pads kleiner machen.

Die Vermutung ist korrekt.

von Falk B. (falk)


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Bernd G. schrieb:
>> - Vermutung: Unser Footprint und unser Layout sind nicht optimal, siehe
>> auch angehängte Vergleichsbilder. Ich würde die Pads kleiner machen.
>
> Die Vermutung ist korrekt.

Was ist denn daran nicht gut? Ok, die Pads sind etwas größer, das allein 
macht aber noch keinen Grabsteineffekt.

von Bernd G. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> das allein macht aber noch keinen Grabsteineffekt.
Das begünstigt ihn aber ungemein. Wenn dann noch etwas anderes 
dazukommt, passiert es eben. Ich benutze wesentlich kleinere Überstände 
der Pads, bezogen auf die Bauteilgröße unde hatte noch nie eine 
Grabsteinbildung.
Ca 1,5 Mio zweibeinige Bauelemente, VP.
Lot scheint mir auch ziemlich reichlich drauf zu sein. Na gut, 
Geschmackssache. Jedenfalls benutze ich nur 100 µm als Schablonendicke.
Interessante Entdeckung in einem Keysight MSOX3102T: um alle Teile auf 
der Hauptleiterplatte unterzubekommen, gibt es dort überhaupt keine 
Überstände.
Jedenfalls konnte ich nirgendwo welche entdecken.
Für meine aktuell benutzten Überstände müsste ich morgen mal nachsehen.

von Falk B. (falk)


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Bernd G. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> das allein macht aber noch keinen Grabsteineffekt.
> Das begünstigt ihn aber ungemein.

Große Pade begünstigen Grabsteineffekt? Hmmm?

> Wenn dann noch etwas anderes
> dazukommt, passiert es eben.

Was denn? Alte Lotpaste? Die Pads incl. Zuleitungen sehen OK aus, keine 
Unsymmetrien und große Masseflächen. Erst recht bei Dampfphasenlöten, wo 
alles ziemlich gleichmäßig warm wird.

> Ich benutze wesentlich kleinere Überstände
> der Pads, bezogen auf die Bauteilgröße unde hatte noch nie eine
> Grabsteinbildung.
> Ca 1,5 Mio zweibeinige Bauelemente, VP.

VP? Volkspolizei?

von Bernd G. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> VP? Volkspolizei?
Vapor Phase. Noch nie gehört?

Falk B. schrieb:
> Große Pade begünstigen Grabsteineffekt? Hmmm?

Viel Lot, viel Kraft.

Falk B. schrieb:
> Was denn? Alte Lotpaste?

Keine Ahnung, ich hatte das Problem nie gehabt, weder beim 
Konvektionsreflow, noch in der VP. Alte Lotpaste? Ich habe die immer bis 
auf den Boden der Büchse allegemacht, aber gut aufgerührt.

von Falk B. (falk)


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Bernd G. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> VP? Volkspolizei?
> Vapor Phase. Noch nie gehört?

Soso. VP ist also die gängige Abkürzung vor Vapor Phase (Soldering). 
Warum meinst du, das abkürzen zu müssen?

Km/h ICE und Eschede, PVC, FCKW is nich OK. ;-)

von Falk B. (falk)


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https://www.us-tech.com/RelId/2128285/ISvars/default/Overcoming_the_Tombstone_Effect.htm

Hmmm.

"Since pads cannot always be changed, other ways to reduce tombstoning 
include:

A reduction of the solder paste quantity by reducing the stencil 
thickness.

Modifications to the stencil openings to wedge or strip openings.

The paste quantity can be reduced, but the component must still be 
placed in the paste. Accurate positioning of the component is critical.

Adjusting the reflow profile of the specific PCB assembly.

Controlling the O2 ratio in N2 systems (preferred level is 500 ppm).

Use non-eutectic solders (ATS), such as Sn62, 5Pb36, 5Ag1, 0. A melting 
range will diminish the tombstone effect.

Finally, tombstoning with be a permanent problem for boards with pads 
that are too large and unadjusted stencil geometry. By reducing stencil 
apertures by 40 percent, it is possible to reduce tombstoning by 
approximately 90 to 95 percent.

Reducing the stencil aperture size by another 10 percent, the pads will 
will be covered with 50 percent of the solder paste, since the aperture 
sizes are then 50 percent smaller. This can eliminate tombstoning 
altogether, and the vertical wetting will still be according to IPC 
norm."

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924013617303540

von Bernd G. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Accurate positioning of the component is critical.
Das ist jetzt aber eine Binse.

Falk B. schrieb:
> Use non-eutectic solders (ATS), such as Sn62, 5Pb36, 5Ag1, 0. A melting
> range will diminish the tombstone effect.

Bleifrei wäre heute natürlich angesagt, das Papier scheint schon etwas 
älter zu sein. Aber alle bleifreien Lote passen, da sie keine 
eutektischen Lote sind. Vllt habe ich deshalb nie Probleme gehabt. Ich 
verwende SAC305 und Galden LS230.

Falk B. schrieb:
> the pads will will be covered with 50 percent of the solder paste,
Das sind so in etwa die Werte, mit denen ich arbeite

von Bernd G. (Gast)


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Nachtrag zu gestern:
für Teile 1608 (0603) verwende ich einen Footprint mit allseits 
umlaufendem Überstand der Pads von 100 µm. Die relativ hohe Lotbedeckung 
von 78% wird durch eine Schablonendicke von 100 µm aufgefangen.

Und zum Problem der exakten Positionierung:
Um die Maschine schneller laufen zu lassen, gibt es die Möglichkeit, die 
Passermarken zu ignorieren und die optische Zentrierung bauteilselektiv 
abzuschalten. Kann man bei Grobmotorikerleiterplatten machen, wenn die 
Teile gerade im Gurt liegen und sich beim Entnehmen nicht drehen. Finger 
weg davon!

von Felix A. (davinciclaude)


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Danke schon mal für die vielen Rückmeldungen. Ich poste nächstens noch 
Bilder der betroffenen Stellen.

Rainer W. schrieb:
> Brüno schrieb:
>> Das ist zu erwarten weil Pad A schneller warm wird, dort das Lot zuerst
>> aufschmilzt und das Bauteil aufstellt.
>
> Ich würde eher darauf tippen, das Pad B schneller warm wird.
>
> Felix A. schrieb:
>> Bei Anordnung T600 hingegen gibt es oft Tombstones zu Pad B hin.
>
> i.e. Bauteil auf B stehend?

Genau. Es steht auf B.

von Brüno (dominic_m833)


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Felix A. schrieb:
> Genau. Es steht auf B.

Ich Dussel habe A und B vertauscht. B ist weiter weg vom großen Bauteil, 
wird dadurch schneller warm und der Grabstein steht wie ne eins.

von Falk B. (falk)


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Brüno schrieb:
> Ich Dussel habe A und B vertauscht. B ist weiter weg vom großen Bauteil,
> wird dadurch schneller warm und der Grabstein steht wie ne eins.

Vorsicht mit solchen naiven Vorstellungen. Gerade Dampfphasenlöten hat 
ein anderes Verhalten bezüglich der Erwärmung als Heißluft oder 
IR-Reflow!

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Falk.

Falk B. schrieb:

> Vorsicht mit solchen naiven Vorstellungen. Gerade Dampfphasenlöten hat
> ein anderes Verhalten bezüglich der Erwärmung als Heißluft oder
> IR-Reflow!

Stimmt schon, das Dampfphase ein anderes Verhalten hat, insbesondere was 
metallische Oberflächen angeht. Allerdings die Wärmekapazität von 
Platinenflächen und Bauteilen ändert sich nicht. Dicke Klopper nehmen 
immer noch Wärme weg, auch wenn insgesammt das Verhalten entspannter 
weil gleichmäßiger ist...


Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Gerhard H. (ghf)


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Wenn auch nicht punktgenau zum Thema tombstones:

< 
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.lpt/PDFs/Spezifikation_2016_LPT.pdf 
>

Gerhard H

von Bernd G. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Vorsicht mit solchen naiven Vorstellungen. Gerade Dampfphasenlöten hat
> ein anderes Verhalten bezüglich der Erwärmung als Heißluft oder
> IR-Reflow!

Genau so ist es. Da erwärmt sich mitnichten alles gleichmäßig oder 
gleichzeitig! Ein nichtrepräsentatives Beispiel wäre meine VP450. Da 
passen 20 Leiterplatten von einer bestimmten Sorte rein (Arbeitsfläche 
450 x 450).
Zuerst schmelzen die am Rande liegenden auf, dann die innen. Und auf der 
Leiterplatte selbst geht das Aufschmelzen auch stückchenweise über ca 10 
s.
Sogar an nebeneinanderliegen Schaltkreisbeinchen taut das Lot erst nach 
und nach auf. Bei Zweibeinern wird das Lot an den Anschlüssen 
keinesfalls gleichzeitig weich.
Damit alles paletti wird, folgt auf das Löten noch eine Nachheizphase 
(bei mir 30 s).
Wer es nicht glaubt, bitte mal selbst ansehen! Und ja, ich kann das 
durch den Glasdeckel alles schön beobachten. Ist also keine bloße 
Vermutung!

Brüno schrieb:
> Ich Dussel habe A und B vertauscht. B ist weiter weg vom großen Bauteil,
> wird dadurch schneller warm und der Grabstein steht wie ne eins.

Das ist völlig unerheblich, eine Fehlkonstruktion wird durch 
Erklärungsversuche nicht besser, um es mal milde auszudrücken.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Gerhard H.

Gerhard H. schrieb:
> Wenn auch nicht punktgenau zum Thema tombstones:

> 
https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.lpt/PDFs/Spezifikation_2016_LPT.pdf

Ebenfalls interessant: 
https://www-user.tu-chemnitz.de/~heha/geheim/ilfa-lph.pdf

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Falk B. (falk)


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Bernd G. schrieb:
>> Vorsicht mit solchen naiven Vorstellungen. Gerade Dampfphasenlöten hat
>> ein anderes Verhalten bezüglich der Erwärmung als Heißluft oder
>> IR-Reflow!
>
> Genau so ist es. Da erwärmt sich mitnichten alles gleichmäßig oder
> gleichzeitig! Ein nichtrepräsentatives Beispiel wäre meine VP450. Da
> passen 20 Leiterplatten von einer bestimmten Sorte rein (Arbeitsfläche
> 450 x 450).
> Zuerst schmelzen die am Rande liegenden auf, dann die innen. Und auf der
> Leiterplatte selbst geht das Aufschmelzen auch stückchenweise über ca 10
> s.
> Sogar an nebeneinanderliegen Schaltkreisbeinchen taut das Lot erst nach
> und nach auf. Bei Zweibeinern wird das Lot an den Anschlüssen
> keinesfalls gleichzeitig weich.

Naja, in die Richtung wollte ich eher weniger. Viel mehr, daß 
Dampfphasenlöten (neudeutsch VPS) auch große, thermische Massen gut 
durchwärmen kann und gleichmäßige Lötergebnisse erzielt, denn die kalte, 
große Masse läßt viel Dampf kondensieren, der dann woanders fehlt und 
damit zu mehr oder minder gleichmäßiger Erwärmung führt. Natürlich 
schmelzen die Pads dann nicht synchron auf die Sekunde genau gleich, 
aber es geht schon recht gut dahin.

von Brüno (dominic_m833)


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Bernd G. schrieb:
> Brüno schrieb:
>> Ich Dussel habe A und B vertauscht. B ist weiter weg vom großen Bauteil,
>> wird dadurch schneller warm und der Grabstein steht wie ne eins.
>
> Das ist völlig unerheblich, eine Fehlkonstruktion wird durch
> Erklärungsversuche nicht besser, um es mal milde auszudrücken.

Dir ist schon klar, dass ich die Fehlkonstruktion nicht verbrochen habe? 
Ich habe nur darauf hingewiesen, dass es auch in der Dampfphase normal 
ist, dass Pads die näher an großen Bauteilen sind zuerst warm werden, 
denn

1. zieht das große Bauteil den Dampf geradezu an
2. beschränkt das große Bauteil den Nachschub an Dampf an das fragliche 
Pad

von Bernd G. (Gast)


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Brüno schrieb:
> Ich habe nur darauf hingewiesen, dass es auch in der Dampfphase normal
> ist, dass Pads die näher an großen Bauteilen sind zuerst warm werden,
> denn
> 1. zieht das große Bauteil den Dampf geradezu an
> 2. beschränkt das große Bauteil den Nachschub an Dampf an das fragliche
> Pad

Ist das jetzt so, oder vermutest du das? Sorry, ich bin kein 
Strömungstechniker.

von Bernd W. (berndwiebus) Benutzerseite


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Hallo Namensvetter.

Bernd G. schrieb:

>> Ich habe nur darauf hingewiesen, dass es auch in der Dampfphase normal
>> ist, dass Pads die näher an großen Bauteilen sind zuerst warm werden,
>> denn
>> 1. zieht das große Bauteil den Dampf geradezu an
>> 2. beschränkt das große Bauteil den Nachschub an Dampf an das fragliche
>> Pad
>
> Ist das jetzt so, oder vermutest du das? Sorry, ich bin kein
> Strömungstechniker.

Ich bin auch kein Strömungsmechaniker.

Ich weiss aber, dass sich das Galden an den kältesten Stellen am 
stärksten niederschlägt und diese darum am stärksten heizt. Das macht 
das Ausgleichende des Dampfphasenlötens.

Das macht, dass das Galden dort verstärkt aus der Umgebung verschwindet, 
und darum dort Volumen verschwindet, und darum entsteht eine Strömung zu 
diesen Stellen, die neues dampfförmiges Galden mit sich bringt.
Das macht das Ausgleichende des Dampfphasenlötens.

Diese Strömung ist aber kein "Sturm" sondern nur knapp über Diffusion.
Du hast in den Anlagen, die ich kenne, auch keine zusätzlichen Lüfter, 
die Strömung machen.

Darum werden kalte Stellen am stärksten beheizt. aber es gibt immer noch 
Stellen mit hoher Wärmekapazität, die sich langsamer erwärmen als die 
Umgebung.

Eine Abschattung von Galdenströmung tritt nur in Extremfällen auf, z.B. 
an Stellen, die sehr weit unter Bauteilen sind, wo auch die Diffusion 
etwas länger braucht, und wo ein Bauteil mit hoher Wärmekapazität länger 
braucht um warm zu werden. Die Galdenatmosphäre enthält ja auch immer 
noch Restluft, die sich dann an diesen Stellen leicht anreichert und 
macht, dass für nachfolgendes Galden weniger Platz verbleibt.

Es mag aber auch Anlagen mit einer Zwangsumlüftung geben, was dieses 
Problem minimiert. So weit geht meine Erfahrung leider nicht.


Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic
http://www.l02.de

von Bernd G. (Gast)


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Hallo Bernd,
danke für die Rückmeldung. Ja, das deckt sich alles mit meinen 
Beobachtungen und den hie und da aufgeschnappten Wissensbrocken.
Ich würde es mal so zusammenfassen: beim Kondensationslöten erwärmt sich 
auf der Leiterplatte alles ziemlich gleichmäßig, aber man sollte keine 
Wetten auf das konkrete Verhalten abschließen.

von Brüno (dominic_m833)


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Brüno schrieb:
> dass Pads die näher an großen Bauteilen sind zuerst warm werden

Verdammte Tat, ich sollte lesen bevor ich auf absenden klicke. Natürlich 
werden die Pads die näher an großen Bauteilen sind verzögert warm. Der 
Effekt ist bei Dampfphase weniger ausgeprägt, aber bei so Extremfällen 
wie beim TO wo kleine Pads sehr nah an sehr großen Bauteilen sind 
definitiv vorhanden.

von Felix A. (davinciclaude)


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Bernd G. schrieb:
> Das ist völlig unerheblich, eine Fehlkonstruktion wird durch
> Erklärungsversuche nicht besser, um es mal milde auszudrücken.

Zu diesem Schluss komme ich auch langsam.

Bernd G. schrieb:
> Lot scheint mir auch ziemlich reichlich drauf zu sein. Na gut,
> Geschmackssache. Jedenfalls benutze ich nur 100 µm als Schablonendicke.

Ich habe mich erkundigt. Unsere sind auch 100 dick.

Bernd G. schrieb:
> Interessante Entdeckung in einem Keysight MSOX3102T: um alle Teile auf
> der Hauptleiterplatte unterzubekommen, gibt es dort überhaupt keine
> Überstände.

Das kann ich leider nicht ohne weiteres so umsetzen. Aber mein 
Korrekturansatz geht in diese Richtung.

_

Ich hatte gehofft, noch Bilder liefern zu können von richtigen 
Tombstones. Leider hatten sie keine im Rework, darum einfach Bilder von 
der Leiterplatte. Bei den Palnovas ist es offensichtlich. Ich glaube, 
mit den Widerständen ganz nah an den Trafos hatten wir gar nie Probleme. 
Beim grossen IC ist es die horizontale Reihe, wo sich oft Grabsteine 
finden.
_


Bernd W. schrieb:
> Ich weiss aber, dass sich das Galden an den kältesten Stellen am
> stärksten niederschlägt und diese darum am stärksten heizt. Das macht
> das Ausgleichende des Dampfphasenlötens.
>
> Das macht, dass das Galden dort verstärkt aus der Umgebung verschwindet,
> und darum dort Volumen verschwindet, und darum entsteht eine Strömung zu
> diesen Stellen, die neues dampfförmiges Galden mit sich bringt.
> Das macht das Ausgleichende des Dampfphasenlötens.
>
> [...]
>
> Darum werden kalte Stellen am stärksten beheizt. aber es gibt immer noch
> Stellen mit hoher Wärmekapazität, die sich langsamer erwärmen als die
> Umgebung.

Finde ich eine sehr gute Erklärung, daran würde ich gerne ein 
Verständnisfrage anhängen. Siehe Strömungsskizze:
- Pad A ist "kalt". Uns ist vorerst egal, ob die anderen heisser sind.
- Das Galden kommt mit Pad A in Kontakt, geht von gasförmig zu flüssig 
und gibt Wärme ab.
- Durch die Volumenabnahme wird heisses Galden nachgezogen. Je nach dem 
muss dieses zuerst an T600 oder an Pad B vorbei.
- Das Galden kondensiert teilweise zuerst an diesen Teilen, Pad A wird 
langsamer aufgewärmt.

Kommt dies so hin?

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