Zinnwhisker auf Leiterplatten – Ursachen, Erfahrungen
Ich möchte eine interessante Beobachtung nach der Montage der Leiterplatte mitteilen.
Ich habe heute ein Gerät getestet, dessen Montage auf der Leiterplatte ich vor 8 Monaten in Auftrag gegeben hatte. Montage mit Zinn-Blei-Lot. Das Gerät hat den Test aufgrund ungewöhnlicher Funktionsfehler nicht bestanden. Zunächst dachte ich an eine fehlerhaft gefertigte Leiterplatte, wahrscheinlich einen Mikro-Kurzschluss, einen oder mehrere. Bei meinem früheren PCB-Lieferanten kam es trotz der beauftragten elektrischen Prüfung gelegentlich zu solchen Fehlern. Ich habe versucht, die Kurzschlüsse in den Leiterbahnen zu finden, beginnend bei den Eingangsschaltungen, ohne Erfolg. Ich begann, die Platine unter dem Mikroskop zu untersuchen und fand schließlich die Ursache in Form von Zinnwhiskern. Die Whisker waren an den Eingangsanschlüssen der Halbleiterelemente entstanden.
Das Problem betraf zwei integrierte Schaltkreise in Gehäusen mit einem Raster von 0,5 mm. Der Abstand zwischen den Anschlüssen beträgt daher laut Katalog 0,2 mm. Ich füge Fotos bei. Entschuldigt bitte die Qualität, aber ich habe nur ein normales optisches Stereomikroskop und musste das Foto durch das Okular aufnehmen.
Auf dem ersten Element ist ein Whisker sichtbar, der bereits einen Kurzschluss machte, und ein weiterer, der wächst. Auch das zweite Element weist einen Whisker auf, der einen Kurzschluss verursacht. Ich schätze die Breite des Whiskers (anhand des Fotos) auf etwa 30–40 µm.
Nach dem Nachlöten der Anschlüsse war das Problem behoben und das Gerät funktioniert einwandfrei. Interessanterweise wuchsen die Whisker beim ersten Bauteil oberhalb der Anschlüsse, während sie beim zweiten Bauteil nahe an der Leiterplatte wuchsen.
Ich bin zum ersten Mal auf einen solchen Defekt in meinen Geräten gestoßen. Ich erinnerte mich an den Anblick eines Stücks reinen Zinns. Es wies außen eine Vielzahl seltsamer haarartiger Strukturen auf.
Ich möchte vorwegnehmen, dass ich mich diesem Thema aus praktischer Sicht nähere. Ich frage mich, warum solche Strukturen entstehen und wie man damit umgehen soll. Meine Vermutungen:
1. Überschüssige Lötpaste auf der Leiterplatte.
2. Die Lötpaste wurde vor dem Auftragen auf die Leiterplatte nicht ausreichend gut vermischt (?).
3. Auf dem Lötpastendrucker sind Rückstände von bleifreier Paste in einem falschen Verhältnis zurückgeblieben. Rückstände von der Montage anderer Leiterplatten (?).
4. Mechanische Spannungen (?).
Die Punkte 2 bis 4 kann ich nicht überprüfen, daher bleiben sie im Bereich der Vermutungen. Andererseits reicht Punkt 1 nicht aus, um die oben beschriebenen Probleme zu verursachen.
Ich möchte auf das Problem hinweisen und meine Kollegen zur Diskussion anregen.
Ich habe heute ein Gerät getestet, dessen Montage auf der Leiterplatte ich vor 8 Monaten in Auftrag gegeben hatte. Montage mit Zinn-Blei-Lot. Das Gerät hat den Test aufgrund ungewöhnlicher Funktionsfehler nicht bestanden. Zunächst dachte ich an eine fehlerhaft gefertigte Leiterplatte, wahrscheinlich einen Mikro-Kurzschluss, einen oder mehrere. Bei meinem früheren PCB-Lieferanten kam es trotz der beauftragten elektrischen Prüfung gelegentlich zu solchen Fehlern. Ich habe versucht, die Kurzschlüsse in den Leiterbahnen zu finden, beginnend bei den Eingangsschaltungen, ohne Erfolg. Ich begann, die Platine unter dem Mikroskop zu untersuchen und fand schließlich die Ursache in Form von Zinnwhiskern. Die Whisker waren an den Eingangsanschlüssen der Halbleiterelemente entstanden.
Das Problem betraf zwei integrierte Schaltkreise in Gehäusen mit einem Raster von 0,5 mm. Der Abstand zwischen den Anschlüssen beträgt daher laut Katalog 0,2 mm. Ich füge Fotos bei. Entschuldigt bitte die Qualität, aber ich habe nur ein normales optisches Stereomikroskop und musste das Foto durch das Okular aufnehmen.
Auf dem ersten Element ist ein Whisker sichtbar, der bereits einen Kurzschluss machte, und ein weiterer, der wächst. Auch das zweite Element weist einen Whisker auf, der einen Kurzschluss verursacht. Ich schätze die Breite des Whiskers (anhand des Fotos) auf etwa 30–40 µm.
Nach dem Nachlöten der Anschlüsse war das Problem behoben und das Gerät funktioniert einwandfrei. Interessanterweise wuchsen die Whisker beim ersten Bauteil oberhalb der Anschlüsse, während sie beim zweiten Bauteil nahe an der Leiterplatte wuchsen.
Ich bin zum ersten Mal auf einen solchen Defekt in meinen Geräten gestoßen. Ich erinnerte mich an den Anblick eines Stücks reinen Zinns. Es wies außen eine Vielzahl seltsamer haarartiger Strukturen auf.
Ich möchte vorwegnehmen, dass ich mich diesem Thema aus praktischer Sicht nähere. Ich frage mich, warum solche Strukturen entstehen und wie man damit umgehen soll. Meine Vermutungen:
1. Überschüssige Lötpaste auf der Leiterplatte.
2. Die Lötpaste wurde vor dem Auftragen auf die Leiterplatte nicht ausreichend gut vermischt (?).
3. Auf dem Lötpastendrucker sind Rückstände von bleifreier Paste in einem falschen Verhältnis zurückgeblieben. Rückstände von der Montage anderer Leiterplatten (?).
4. Mechanische Spannungen (?).
Die Punkte 2 bis 4 kann ich nicht überprüfen, daher bleiben sie im Bereich der Vermutungen. Andererseits reicht Punkt 1 nicht aus, um die oben beschriebenen Probleme zu verursachen.
Ich möchte auf das Problem hinweisen und meine Kollegen zur Diskussion anregen.
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