Lötpaste ist ein klassisches Beispiel für eine nicht-newtonsche Flüssigkeit mit thixotropem Verhalten und einem ausgeprägten sogenannten Yield Stress.
Was bedeutet das konkret?
Im Ruhezustand besitzt Lötpaste eine hohe innere Strukturfestigkeit.
Diese sorgt dafür, dass die Paste stabil bleibt, nicht verläuft und ihre Form behält, sobald sie gedruckt wurde.
Erst wenn eine bestimmte Schubspannung überschritten wird – etwa durch den Druck des Rakels – beginnt die Paste zu fließen.
Dieser Punkt wird als Yield Stress bezeichnet.
Sobald diese Schwelle erreicht ist, verändert sich die Viskosität der Paste deutlich.
Unter Scherbelastung wird sie weich, geschmeidig und gut fließfähig.
Genau dieses Verhalten wird beim Schablonendruck gezielt genutzt.
Während der Rakel über die Schablone fährt, wirken hohe Scherkräfte auf die Paste.
Die Paste verflüssigt sich lokal, fließt kontrolliert durch die Aperturen der Schablone und füllt diese vollständig aus.
Dabei ist es entscheidend, dass sie gleichmäßig fließt – unabhängig von Rakelgeschwindigkeit, Rakeldruck oder Öffnungsgeometrie.
Ein kritischer Punkt ist das Ablöseverhalten aus der Schablone.
Nach dem Druck muss sich die Paste sauber aus den Aperturen lösen.
Ist die rheologische Abstimmung nicht korrekt, bleibt Paste an den Schablonenwänden haften oder reißt ab.
Die Folge sind unvollständige oder verzerrte Pastendepots.
Sobald der Rakel weitergezogen ist und die Scherbelastung endet, passiert etwas Entscheidendes:
Die Paste baut ihre innere Struktur wieder auf.
Innerhalb kürzester Zeit steigt die Viskosität an, und das Pastendepot wird formstabil.
Auf der Leiterplatte bedeutet das:
Die Paste bleibt exakt dort, wo sie gedruckt wurde.
Sie verläuft nicht, benetzt keine benachbarten Pads und behält eine definierte Höhe und Geometrie – selbst bei feinen Pitch-Strukturen.
Auch während der Bestückung spielt dieses Verhalten eine zentrale Rolle.
Die Paste muss ausreichend Klebekraft besitzen, um Bauteile sicher zu fixieren, darf sich dabei aber nicht seitlich verdrängen oder unter dem Bauteil weggeschoben werden.
Parallel dazu arbeitet das Flussmittel im Inneren der Paste.
Bereits während der Aufheizphase beginnt es, Oxidschichten von Pads und Bauteilanschlüssen zu entfernen.
Gleichzeitig schützt es die metallischen Oberflächen vor erneuter Oxidation – ein entscheidender Faktor für gute Benetzung im späteren Schmelzprozess.
Im Reflow-Ofen steigen die Anforderungen erneut.
Die Paste darf beim Erwärmen nicht spritzen, nicht schäumen und nicht unkontrolliert ausgasen.
Ein stabiles rheologisches Verhalten sorgt dafür, dass das Lot kontrolliert koalesziert und sich gleichmäßig zu einer homogenen Lötstelle verbindet.
Während das Lot schmilzt, verliert die Paste bewusst ihre vorherige Struktur.
Nach dem Abkühlen bleibt nur noch das metallische Lot zurück, während die Flussmittelbestandteile weitgehend verdampfen oder chemisch umgesetzt werden.
Idealerweise hinterlässt der Prozess keine oder nur minimalste Rückstände.
Gerade bei No-Clean-Systemen ist das entscheidend für elektrische Sicherheit, optische Qualität und Langzeitzuverlässigkeit der Baugruppe.
Zusammengefasst lässt sich sagen:
Lötpaste muss im Laufe weniger Minuten völlig gegensätzliche Eigenschaften annehmen.
Sie muss unter Druck fließen, im Stillstand stehen, beim Aufheizen aktiv reagieren und am Ende nahezu vollständig verschwinden.
Diese außergewöhnliche Kombination aus Physik, Chemie und Prozessbeherrschung macht Lötpaste zu einem der anspruchsvollsten Materialien in der SMT-Fertigung.
