Was sind das für schwarze Flecken in diesen bleifreien Lötstellen?

Ich habe gerade auf bleifreies Lot umgestellt (ich verwende jetzt „SMDSWLF.031“ von Chip Quik, ein Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5-Lot mit 2,2 % No-Clean-Flussmittel), aber ich bin mir nicht sicher, was Ich sehe, wenn ich meine Boards inspiziere.

Die folgenden Bilder zeigen ein Beispiel: Das erste wurde nach dem Löten aufgenommen und ich denke, der gelbe Rückstand um die Verbindung herum ist Flussmittel, aber ich weiß nicht, was diese schwarzen Flecken auf dem Lötmittel sind; Die zweite wurde nach der Reinigung der Platine mit Isopropylalkohol aufgenommen und der gelbe Rückstand ist verschwunden, aber die schwarzen Flecken sind immer noch da.

Lötstellen direkt nach dem Löten, gelbe und schwarze Rückstände

Lötstelle nach Reinigung mit IPA, schwarze Rückstände

Meine Lötstation ist normalerweise zwischen 350 und 375 Grad Celsius eingestellt (normalerweise die spätere seit der Umstellung auf bleifreies Lötmittel), aber es scheint, dass die Temperatureinstellungen keinen Einfluss auf das Aussehen der schwarzen Flecken haben.

Was ich sehe, ist, dass die schwarzen Flecken häufiger in größeren Pads auftreten. Ich frage mich, ob es daran liegt, dass ich dem Lötkolben mehr Zeit gelassen habe, das Lötmittel zu erhitzen, und dass das Flussmittel verbrannt ist.

Bei Verwendung von bleihaltigem Lötzinn sah man diese schwarzen Flecken nie (und die Verbindungen sahen schöner aus). Allerdings kann ich nicht auf verbleites Lot zurückgreifen (regulatorische Vorgabe).

Also, meine Frage ist, was ist das für schwarze Rückstände? Und als Nebenfrage: ist das ein Zeichen für eine schlechte Lötstelle oder vielleicht eine schlechte Löttechnik?

Zusätzliche Informationen: Die meisten von mir verwendeten Komponenten haben verzinnte Anschlüsse. Die PCB-Pads sind HASL-veredelt (bleifrei).

Update : Ich habe mit PCBs eines anderen Anbieters getestet (ich vermutete etwas in der HASL-Oberfläche der PCB-Pads) und sogar blanke Kupfer-Prototyp-Boards ausprobiert, aber die schwarzen Flecken waren immer noch da. Ich habe auch versucht, den Lötdraht vor dem Löten zu reinigen, da ich den Lötdraht nicht von der Originalrolle verwende, sondern von Hand in kleinere Plastikröhrchen umgepackt wurde (Verdacht auf Rückstände von den Händen der Person, die das Umpacken durchführt). Ich habe auch versucht, eine niedrigere Temperatur von bis zu 275 Grad Celsius zu verwenden (danke an @metacollin 's für den Vorschlag) und die Lötkolbenspitze gewechselt. Aber die schwarzen Flecken waren immer noch da.

Dann habe ich die Lötstellen nochmal mit einer anderen Lichtquelle überprüft. Es ist nun offensichtlich, dass diese schwarzen Flecken keine Rückstände sind, sondern kleine Vertiefungen oder Vertiefungen in der Lotoberfläche. Also inspiziere ich die Bretter jetzt mit einer anderen Lampe, weil die, die ich vorher benutzt habe, diese harten Schatten wirft.

Nebenbei bemerkt, das Absenken der Temperatur auf 275-300 Grad Celsius hat das Löten wirklich verbessert. Ich bin überrascht, dass die Verwendung einer höheren Temperatur das Schmelzen des bleifreien Lötmittels tatsächlich langsamer gemacht hat. Ich denke, das Flussmittel wurde zu schnell verbrannt und das machte es bei höheren Temperaturen noch schlimmer.

Ich habe auch den Lötmittelhersteller kontaktiert, der vorschlug, mit verschiedenen Leiterplatten zu testen, um etwas in der Oberfläche des Pads auszuschließen.

Tritt das bei allen Komponenten auf oder nur bei einigen? Die Komponentenstifte auf dem Bild sehen aus, als wären sie vergoldet. Es gibt einige Bedingungen, bei denen eine schlechte Vernickelung unter der dünnen Goldschicht korrodiert. Das korrodierte Nickel wird dann ausgelaugt, wenn der Stift oder das Pad gelötet wird. Ich erinnere mich, dass alte versilberte Stifte dasselbe tun konnten.
Es tritt bei allen Komponenten auf. Ich denke, die meisten Komponenten, die ich verwende, sind verzinnt (mit Ausnahme einiger Stiftleisten, die vergoldet zu sein scheinen).
Hast du Chip Quik danach gefragt?
Das ist eine gute Idee. Ich habe ihnen gerade eine E-Mail geschickt.

Antworten (1)

Der Liquidus des Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5-Lots beträgt 217 °C und der eutektische Punkt des guten alten 63/37 liegt bei 189 °C. Also ja, Sie haben die Temperatur viel zu hoch eingestellt. Die meisten Teile sind für maximal 10 Sekunden auf 260 °C ausgelegt. Das Löten bei den von Ihnen verwendeten Temperaturen kann möglicherweise Komponenten beschädigen, hat den Kleber unter jedem Lötpad geschwächt (das Kupfer ist mit dem FR4 verklebt) und erzeugt deutlich mehr gefährliche Dämpfe, was bei bleifreien Loten bereits gefährlicher ist , und tut im Allgemeinen nichts Gutes.

Ich glaube, ich weiß, warum du dein Eisen so hochgedreht hast. Wenn es sich um ein beschissenes Bügeleisen oder sogar um ein gutes Bügeleisen mit einer beschissenen Spitze handelt, und das ist nicht böse gemeint, müssen Sie es auf eine viel höhere Temperatur als normal aufdrehen, um den beschissenen Wärmewiderstand der beschissenen Spitze zu überwinden, um einen Joint zu starten. Sobald jedoch die Verbindung die Spitze fest benetzt, sinkt der Wärmewiderstand erheblich, und die Verbindung wird diesen zu hohen Temperaturen mit voller Wucht ausgesetzt. Selbst wenn es so aussieht, als ob dies die Temperatur ist, die benötigt wird, um das Lötzinn in einer angemessenen Zeit zu schmelzen, kann es nach dem Schmelzen viel zu heiß werden.

Tatsächlich hatte ich ein Hakko-Bügeleisen mit einer beschissenen falschen Spitze und ich hatte es ständig auf den genauen Temperaturbereich eingestellt, den Sie für bleifreies Löten verwenden, zumindest bis ich merkte, was los war. Manchmal habe ich es sogar auf 400°C hochgefahren. Was ich jetzt weiß, war eine schlechte Idee.

Es gibt eine sehr einfache Methode, um festzustellen, ob die Spitze Ihres Bügeleisens gut ist oder ob Sie sie nicht für echte Elektronikarbeiten verwenden sollten. Entfernen Sie es vom Bügeleisen und verwenden Sie einen Magneten, um zu sehen, wie magnetisch es ist. Es sollte überhaupt nicht magnetisch sein oder vielleicht sehr, sehr schwach magnetisch. Gute Spitzen haben Kupferkerne und vielleicht einen dünnen Stahlmantel oder eine Unterlegscheibe im Inneren, aber ansonsten keine nennenswerte Menge an ferromagnetischem Material. Schlechte Spitzen verwenden Stahl/Eisen, da es viel billiger ist. Leider führt dies auch zu einer Spitze mit dem 6-fachen Wärmewiderstand, was wirklich nicht in Ordnung ist.

OK, jetzt kann ich endlich deine Frage beantworten!

Diese dunklen Flecken sind Überreste des Flussmittels auf Harzbasis. No-Clean-Flussmittel bestehen oft aus wasserlöslichen Harzen (im Gegensatz zu Kolophonium) und während des Erhitzens verdunstet das meiste davon. Normalerweise bleiben jedoch einige inerte Feststoffe übrig, und hohe Temperaturen führen dazu, dass sie oxidieren (oder so etwas) und braun bis schwarz werden. Diese Feststoffe sind genau das Gegenteil von dem, was das Lötmittel benetzen möchte, so dass es verklumpt und an die Oberfläche der geschmolzenen Lötstelle gedrückt wird. Es sollte sich lösen, aber wahrscheinlich nur mit etwas grobem Schaben, wie mit einer Drahtbürste. Soweit ich weiß, sollte es keine nennenswerten Auswirkungen auf die Verbindung haben, aber wenn Sie dies vermeiden möchten, schlage ich vor, die Temperatur Ihres Bügeleisens zu senken (und möglicherweise eine neue Spitze und / oder ein neues Bügeleisen zu kaufen, damit das Löten effektiv ist). niedrigere Temperatur), obwohl dies das Problem möglicherweise nicht vollständig löst. Manchmal enthält eine bestimmte Charge Lötflussmittel nur einige inerte Verunreinigungen. Es ist in Ordnung, solange es aus dem Gelenk an die Oberfläche gedrückt wird, was fast immer der Fall ist.

Oh, eine letzte Sache: kein sauberes Flussmittel ist es nicht. Es sollte "keine dringende Reinigung" genannt werden, aber die meisten Flussmittel, die als "nicht sauber" gekennzeichnet sind, hinterlassen sicherlich einen Film oder Rückstand, und obwohl sie das Kupfer einer Spur nicht vollständig wegfressen, wenn sie einige Tage auf der Platine verbleiben oder mehr, ich habe gehört, dass sie nicht immer so träge sind, wie die Leute zu denken scheinen. Es könnte immer noch Probleme verursachen, wenn auch auf einer viel längeren (Monate) Zeitskala. Aber das meiste, was in diesem Absatz steht, sind einfach Dinge, die ich von anderen Ingenieuren gehört habe, denen ich vertraue, aber ich habe keine tatsächlichen Daten, um dies zu belegen, also bringen Sie eine Tüte Salz usw.

Ich habe die Frage aktualisiert. Diese schwarzen Flecken sind wirklich kleine Vertiefungen in der Lötoberfläche. In Bezug auf Ihre Vorschläge habe ich die Bügeleisenspitze geändert und die Temperatur reduziert. Zu meiner Überraschung hat das den Lötprozess tatsächlich sehr verbessert (Lötmittel schmilzt schneller und es gibt weniger braune Rückstände). Vielen Dank.
Hmmm. Ich werde meine Antwort aktualisieren. Die Black-Harz-Theorie passiert, sie ist mir passiert. Aber das hat offensichtlich nichts mit dieser Situation zu tun. Ist das Pitting nur Pitting? Was ich damit sagen will, ist die Färbung ausschließlich auf Licht und Schatten zurückzuführen, die von den Gruben geworfen werden, oder gibt es auch eine gewisse Verfärbung an den Gruben? Das klingt allmählich nach einem intermetallischen Effekt.
Außerdem bin ich froh, dass ich zumindest auf andere Weise hilfreich war, auch wenn ich es in Bezug auf Ihre eigentliche Frage nicht war. Aber die niedrigere Temperatur hat das Löten wahrscheinlich nicht beschleunigt, das war der bessere Tipp. Eine Kupferspitze ist beim Bewegen von Joule viel schneller als eine Eisenspitze, so sehr, dass sie auch bei einer viel niedrigeren Temperatur immer noch erheblich schneller ist. Das Innere einer Spitze ist eigentlich der Teil, auf den es ankommt, nicht die eigentliche Oberfläche, die gelötet wird.
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