Prozesstechnik Worauf kommt es bei der Lotpaste und dem Druckprozess für »01005« an?

Pastendruck auf SMD-Pads für 01005 und 0201 Bild: SEAS

Bei der Verarbeitung von 01005-Baugruppen sind die Abmessungen der Bauteile und Lötflächen im Vergleich zu SMD-Standardbaugruppen etwa um den Faktor 10 geringer. Damit stellt die Prozesstechnik für die Lotpaste und den Druck deutlich höhere Anforderungen, denn »man muss extrem geringe Lotpasten-Volumen optimal handhaben können«, erklärt Norbert Heilmann, Technologie-Scout von Siemens Electronics Assembly Systems (SEAS).

So setzt die prozesssichere Verarbeitung von Lotpasten in der Strukturfeinheit von 01005-Bauteilen eine konstante Raumatmosphäre voraus. »Zudem müssen die Fertigungsräume rein im Sinne von »sauber« sein, da Ablagerungen von Staub oder anderen Partikeln auf Leiterplatten zu Fehlern beim Lotpastendruck sowie zum Verstopfen der extrem kleinen Pipettenquerschnitte führen können«, weiß Jörg Trodler von W.C. Heraeus, der zusammen mit SEAS und weiteren Fertigungs-Unternehmen ein Technologie-Handbuch zum Thema »01005« erstellt hat.

Extrem geringe Lotpastenvolumina 

Da die Lotpastenvolumina bei der 01005-Verarbeitung extrem gering sind - in der Größenordnung um 0,002 bis 0,003 mm³ - muss die Lotpaste besondere Eigenschaften aufweisen, um für diese Montageprozesse geeignet zu sein. Je nach Lotkugeldurchmesser befinden sich auf einem 01005-Pad nur noch ca. 200 bis 700 Kugeln von 38–20 oder 25 –10 μm Durchmesser. Zur Einhaltung des serigrafischen Prinzips beim Lotpastendruck gilt als Erfahrungswert, dass mindestens 5 Lotkugeln nebeneinander durch die kleinste Öffnungsweite der Schablone passen sollten. »Für eine sichere 01005-Verarbeitung ist deshalb eine Typ-4-Paste die Mindestvoraussetzung«, erklärt Heilmann.

»Noch bessere Druckergebnisse lassen sich mit einer Typ-5-Paste erzielen.« Durch die vergrößerte Oberfläche der Typ-5-Lotkugeln sei es laut Heilmann jedoch erforderlich, eine Flussmittelanpassung für gleich bleibende Verarbeitungsbedingungen vorzunehmen. Hierbei ist es wichtig, den höheren Oxidgehalt aufgrund der größeren Oberfläche der Lotpartikel zu berücksichtigen, um schlechte Lötergebnisse und Instabilitäten der Paste während der Lagerung auszuschließen. Dabei ist aber auch zu beachten: »Je feiner die Pastenkörnung, umso höher der Preis der Lotpaste.«