Eine hochwertige Lötpaste ist ein präzise abgestimmtes System aus Metallpulver und Flussmittel. Damit sie ihre Eigenschaften im SMT-Prozess zuverlässig entfalten kann, ist jedoch nicht nur die Rezeptur entscheidend.
Auch Lagerung, Temperierung und Handhabung vor dem Einsatz haben Einfluss auf die Verarbeitung.
Eine Lötpaste, die unter definierten Bedingungen hergestellt und geprüft wurde, kann durch falsche Lagerung oder unsachgemäßes Handling verändert werden. Viskosität, Homogenität und Druckverhalten können dadurch beeinflusst werden – und aus einem stabilen Material kann ein instabiler Prozess entstehen.
Mit einigen grundlegenden Regeln lassen sich viele dieser Risiken vermeiden.
1. Die vorgeschriebene Lagertemperatur beachten
Lötpasten sollten immer entsprechend den produktspezifischen Lagerbedingungen aufbewahrt werden.
Die zulässige Temperatur kann sich je nach Produkt und Flussmittelsystem unterscheiden. Deshalb sind die Angaben im technischen Datenblatt bzw. auf dem Produktetikett maßgeblich.
Eine kontrollierte Lagerung trägt dazu bei, die Eigenschaften der Paste während ihrer vorgesehenen Haltbarkeit möglichst konstant zu halten.
Besonders wichtig ist eine dokumentierte Temperaturführung. Starke oder wiederholte Temperaturschwankungen sollten vermieden werden.
2. FIFO – ältere Chargen zuerst verwenden
Eine einfache, aber wirkungsvolle Regel ist das FIFO-Prinzip:
First In – First Out.
Ältere Gebinde werden vor neueren Gebinden eingesetzt, selbstverständlich unter Berücksichtigung der jeweiligen Haltbarkeit.
Eine strukturierte Lagerorganisation verhindert, dass ältere Chargen unnötig lange im Lager verbleiben, während neuere Ware bereits verwendet wird.
Zusätzlich erleichtert eine eindeutige Chargenkennzeichnung die Rückverfolgbarkeit.
3. Lötpaste vor dem Öffnen temperieren
Eine gekühlte Lötpaste sollte nicht unmittelbar nach der Entnahme aus dem Lager geöffnet und verarbeitet werden.
Zunächst muss sie kontrolliert auf die für die Verarbeitung vorgesehene Temperatur gebracht werden.
Dabei sollte das Gebinde geschlossen bleiben.
Warum?
Wird ein kaltes Gebinde unmittelbar geöffnet, kann Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft an kalten Oberflächen kondensieren. Diese Feuchtigkeit soll möglichst nicht in die Lötpaste gelangen.
Deshalb gilt grundsätzlich:
Erst temperieren – dann öffnen.
Die erforderliche Temperierzeit hängt unter anderem von Gebindegröße, Ausgangstemperatur und Produkt ab. Maßgeblich sind deshalb auch hier die produktspezifischen Verarbeitungshinweise.
4. Raumtemperatur bedeutet nicht „irgendwo in der Produktion“
Ein häufiger Fehler besteht darin, lediglich eine bestimmte Wartezeit einzuhalten.
Entscheidend ist jedoch nicht allein die Zeit.
Entscheidend ist, ob die Lötpaste tatsächlich die für die Verarbeitung vorgesehene Temperatur erreicht hat.
Die Umgebungstemperatur in einer Produktion kann je nach Jahreszeit, Standort oder Klimatisierung erheblich schwanken.
Deshalb sollte die Temperierung möglichst unter kontrollierten Bedingungen erfolgen.
Das verbessert die Vergleichbarkeit von Produktionstag zu Produktionstag.
5. Vor der Verwendung für Homogenität sorgen
Während der Lagerung können sich die Bestandteile einer Lötpaste innerhalb bestimmter Grenzen unterschiedlich verhalten.
Vor dem Einsatz muss deshalb sichergestellt werden, dass die Paste ausreichend homogen ist.
Dabei ist jedoch Vorsicht geboten:
„Mehr mischen“ bedeutet nicht automatisch „besser“.
Die Art und Dauer einer notwendigen Homogenisierung sollte den Vorgaben des jeweiligen Herstellers entsprechen. Unkontrolliertes oder unnötig intensives Mischen kann die Eigenschaften der Paste beeinflussen.
Ziel ist eine reproduzierbare Ausgangssituation vor dem Druckprozess – nicht eine möglichst intensive mechanische Behandlung.
6. Unnötige Temperaturzyklen vermeiden
Ein Gebinde aus der Kühlung nehmen, erwärmen lassen, verwenden, wieder herunterkühlen und diesen Vorgang mehrfach wiederholen – aus organisatorischer Sicht erscheint das manchmal praktisch.
Für einen kontrollierten Prozess sind häufige Temperaturwechsel jedoch ungünstig.
Deshalb sollte bereits bei der Produktionsplanung berücksichtigt werden, welche Pastenmenge tatsächlich benötigt wird.
Kleinere Gebindegrößen können bei entsprechendem Verbrauch helfen, unnötige Temperaturzyklen und lange Offenstandzeiten zu reduzieren.
Das Ziel ist eine möglichst kontrollierte Materialführung vom Lager bis zur Schablone.
7. Angebrochene Gebinde kontrolliert behandeln
Sobald ein Gebinde geöffnet wurde, ändern sich die Bedingungen.
Die Paste kommt mit der Produktionsumgebung in Kontakt und wird gegebenenfalls mehrfach entnommen.
Deshalb sollten für angebrochene Gebinde klare interne Regeln bestehen.
Dazu gehören beispielsweise:
- Zeitpunkt des Öffnens dokumentieren
- Gebinde sauber halten
- Verunreinigungen vermeiden
- unterschiedliche Chargen nicht unkontrolliert vermischen
- Rückführung von bereits verwendeter Paste kontrollieren
- zulässige Verwendungszeiten beachten
Besonders kritisch ist es, bereits auf der Schablone verwendete Paste ohne definierte Vorgehensweise wieder mit frischer Paste zu vermischen.
Eine klare Materialtrennung erhöht die Prozesssicherheit und erleichtert bei Abweichungen die Ursachenanalyse.
8. Materialhandling standardisieren und dokumentieren
Viele Unternehmen investieren erhebliche Zeit in die Optimierung von Druckparametern und Reflow-Profilen.
Das Handling der Lötpaste vor dem Druck wird dagegen häufig als selbstverständlich betrachtet.
Dabei kann gerade hier eine wichtige Quelle von Prozessschwankungen liegen.
Ein standardisierter Ablauf kann beispielsweise festlegen:
Lagerung → Entnahme → Temperierung → Vorbereitung → Freigabe zur Verwendung → Schablonendruck → Umgang mit Restmengen
Damit erhalten unterschiedliche Mitarbeiter und Schichten dieselbe Ausgangsbasis.
Je weniger die Materialvorbereitung von individuellen Gewohnheiten abhängt, desto reproduzierbarer wird der Prozess.
Warum die Viskosität eine wichtige Rolle spielt
Die Viskosität einer Lötpaste ist für ihr Verhalten im Druckprozess von großer Bedeutung.
Sie beeinflusst unter anderem, wie sich die Paste unter dem Rakel verhält, wie zuverlässig Schablonenöffnungen gefüllt werden und wie stabil die gedruckten Depots anschließend bleiben.
Temperatur und Materialzustand beeinflussen wiederum das rheologische Verhalten.
Deshalb sind Viskositätswerte nur dann sinnvoll vergleichbar, wenn auch die Mess- und Vorbereitungsbedingungen definiert sind.
Ein Wert ohne Kenntnis von Temperatur, Vorbereitung und Messmethode besitzt nur begrenzte Aussagekraft.
Das gleiche Prinzip gilt für die Produktion:
Reproduzierbare Materialbedingungen sind eine Voraussetzung für reproduzierbare Prozesse.
Typische Fehler in der Praxis
Viele Probleme lassen sich auf wenige wiederkehrende Situationen zurückführen:
Eine noch zu kalte Paste wird verarbeitet. Ein Gebinde wird unmittelbar nach der Entnahme aus der Kühlung geöffnet. Unterschiedliche Mitarbeiter bereiten die Paste unterschiedlich vor. Angebrochene und frische Paste werden unkontrolliert vermischt. Oder ein Gebinde durchläuft mehrfach unterschiedliche Temperaturbereiche.
Nicht jede dieser Abweichungen führt unmittelbar zu einem sichtbaren Lötfehler.
Genau darin liegt das Problem.
Häufig erhöhen sie zunächst lediglich die Prozessstreuung. Erst wenn weitere Einflussgrößen hinzukommen, entstehen sichtbare Fehler.
Ein stabiler SMT-Prozess beginnt deshalb bereits lange vor dem eigentlichen Schablonendruck.
Lagerung ist Teil der Prozesskontrolle
Bei SOLDER CHEMISTRY betrachten wir Lagerung und Materialvorbereitung als Teil des gesamten SMT-Prozesses.
Unsere Lötpasten werden für definierte Anwendungen und Prozessbedingungen entwickelt. Damit diese Eigenschaften beim Kunden zuverlässig zur Verfügung stehen, müssen auch die jeweiligen Lager- und Verarbeitungshinweise berücksichtigt werden.
Dabei gibt es bewusst keine universelle Temperatur oder Wartezeit, die für jede Lötpaste gilt.
Die Anforderungen des jeweiligen Produktes sind entscheidend.
Unsere technischen Datenblätter enthalten deshalb die entsprechenden produktspezifischen Informationen. Bei besonderen Produktionsbedingungen unterstützen unsere Anwendungstechniker zudem bei der Abstimmung des Materialhandlings auf den jeweiligen Prozess.
Fazit
Ein stabiler SMT-Prozess beginnt nicht mit dem ersten Rakelhub.
Er beginnt bereits im Lager.
Die richtige Lagertemperatur, kontrollierte Temperierung, ein geschlossenes Gebinde während des Temperaturausgleichs, reproduzierbare Vorbereitung und ein definierter Umgang mit angebrochenem Material schaffen konstante Ausgangsbedingungen für den Druckprozess.
Die wichtigste Regel ist dabei überraschend einfach:
Behandeln Sie die Vorbereitung der Lötpaste genauso kontrolliert wie den eigentlichen SMT-Prozess.
Denn je reproduzierbarer das Material an die Produktionslinie gelangt, desto besser sind die Voraussetzungen für einen stabilen Druck- und Lötprozess.
