Inhalt

• Der Kontext: Was macht das selektive Lötdesign zu einer Herausforderung
• Die Kerntechnologien (was sie tatsächlich zum Funktionieren bringt)
• Ökosystemansicht: Verwandte Platinen/Schnittstellen/Herstellungsschritte
• Vergleich: Häufige Optionen und was Sie gewinnen/verlieren
• Zuverlässigkeits- und Leistungssäulen (Signal / Leistung / Wärme / Prozesssteuerung)
• Die Zukunft: Wohin die Reise führt (Materialien, Integration, KI/Automatisierung)
• Angebot anfordern / DFM-Bewertung für selektives Lötdesign (was zu senden ist)
• Schlussfolgerung

Highlights

• Freiraumzonen: Warum der „Keep-out“-Abstand der kritischste Designparameter für den Düsenzugang ist.
• Wärmemanagement: Ausgleich der Wärmeableitung für den Betrieb mit der Wärmespeicherung für das Löten.
• Komponentenausrichtung: Wie die Ausrichtung der Stifte an der Lotwellenrichtung Brückendefekte reduziert.
• Leitungslänge: Der Einfluss des Stiftvorsprungs auf die Düsenbewegung und Turbulenzen.
• Prozesseffizienz: Kompromisse zwischen „Dip“- und „Drag“-Lötmethoden beim Layoutdesign.

Der Kontext: Was das selektive Lötdesign zu einer Herausforderung macht

Die größte Herausforderung beim Selektivlötdesign ist der Konflikt zwischen Platinendichte und physischem Maschinenzugriff. Da die Elektronik immer kleiner wird, stehen Designer unter dem Druck, Komponenten näher beieinander anzuordnen. Beim selektiven Löten ist jedoch eine physische Düse – ein Brunnen aus geschmolzenem Lot – erforderlich, der sich unter der Platine bewegt. Diese Düse hat eine physikalische Wandstärke und erfordert einen stabilen Lotmeniskus.

Wenn ein Konstrukteur einen hohen Kondensator an der Unterseite zu nahe an einem Durchgangslochstift platziert, kann die Düse den Stift nicht erreichen, ohne mit dem Kondensator zu kollidieren oder ihn zu schmelzen. Darüber hinaus wird beim selektiven Löten im Gegensatz zum Wellenlöten, bei dem die gesamte Baugruppe erhitzt wird, intensive, lokale Hitze angewendet. Dadurch entstehen steile Temperaturgradienten, die zu einer Verformung der Platine oder Rissen in Keramikkomponenten führen können, wenn sie nicht durch sorgfältige Anordnung und Materialauswahl bewältigt werden. Bei APTPCB (APTPCB PCB Factory) sehen wir häufig Designs, die geringfügige Layoutanpassungen erfordern, µm von „nicht herstellbar“ zu „ergiebig“ zu werden, indem einfach diese physischen Einschränkungen berücksichtigt werden.

Die Kerntechnologien (was sie tatsächlich zum Funktionieren bringt)

Das Verständnis der Maschine hilft, die Designregeln zu klären. Selektivlöten ist keine Zauberei; Es handelt sich µm eine präzise Koordination von drei Hauptsubsystemen.

• Der Flussmittel-Tropfenstrahl: Vor dem Löten sprüht ein Präzisionsstrahl Flussmittel auf die spezifischen Stifte.
  • Designimplikation: Flussmittel verfügt über einen „Satelliten“-Overspray-Bereich. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass sich empfindliche Komponenten (wie unversiegelte Schalter oder optische Sensoren) außerhalb dieser Sprühzone befinden, µm eine Kontamination zu verhindern.
• Die Mini-Wave-Düse: Dies ist das Herzstück des Systems – ein kleiner Titan- oder Stahlzylinder, der geschmolzenes Lot pumpt.
  • Designimplikation: Die Düse benötigt eine „benetzbare“ Oberfläche, µm eine stabile Welle aufrechtzuerhalten. Der Standardabstand (Keep-Out) beträgt typischerweise 3 mm vom Pad-Rand zum nächsten SMD-Bauteil. Eine Reduzierung auf 1 mm ist mit Spezialdüsen möglich, erhöht jedoch die Kosten und das Risiko.
• Stickstoffinertisierung: Die Lotwelle wird von heißem Stickstoffgas umhüllt, µm Oxidation (Schlacke) zu verhindern und die Benetzung zu verbessern.
  • Auswirkungen auf das Design: Die Stickstoffabdeckung verleiht der Düsenbaugruppe eine effektive Breite. Ein Design sieht für die Lötwelle möglicherweise klar aus, aber die Gasdüse trifft möglicherweise trotzdem auf ein hohes angrenzendes Bauteil.
• Roboterbewegung (Drag vs. Dip):
  • Drag-Löten: Die Düse bewegt sich entlang einer Reihe von Stiften. Dies ist schneller, erfordert jedoch eine spezielle Ausrichtung der Komponenten, µm Brückenbildung zu verhindern.
  • Tauchlöten: Die Platine wird auf eine Mehrfachdüsenplatte abgesenkt. Dies beschleunigt die Zykluszeit, erfordert jedoch individuelle Werkzeugplatten für jedes einzelne Platinenlayout.

Weitere Informationen dazu, wie diese Prozesse in das Gesamtbild der Baugruppe passen, finden Sie in unserem Leitfaden zum Selektivlöten von Leiterplatten.

Ökosystemansicht: Verwandte Boards / Schnittstellen / Herstellungsschritte

Selektives Lötdesign existiert nicht im luftleeren Raum. Es ist eng mit den vor- und nachgelagerten Fertigungsschritten verknüpft.

Upstream: SMT-Platzierung Die Prozesse SMT und THT müssen synchronisiert werden. Wenn beim SMT-Prozess schwere Kupferkomponenten in der Nähe der Durchgangslochstifte platziert werden, fungieren diese als Kühlkörper. Beim selektiven Löten kann es für die Düse schwierig sein, den Zylinder ausreichend zu erwärmen, da die nahegelegene SMT-Kupferebene die Wärmeenergie ableitet. Um dies zu verhindern, müssen Konstrukteure thermische Entlastungsmuster (Speichen) auf Masseebenen verwenden und sicherstellen, dass das Lot vollständig durch den Zylinder fließt.

Nachgelagert: Prüfung und Inspektion Nach dem Löten wird die Platine oft einem ICT-Test oder einem Funktionstest unterzogen. Flussmittelrückstände vom Selektivlöten sind örtlich begrenzt, können aber klebrig sein. Wenn die Testpunkte zu nah an den Lötstiften platziert werden, kann der Flussmittelüberschuss die Testsonden isolieren und falsche Fehler verursachen. Ein robustes Design platziert Testpunkte in sicherem Abstand zu selektiven Lötstellen oder schreibt einen Reinigungsprozess vor.

Materialien: Thermoschockbeständigkeit Die lokalisierte Hitze des selektiven Lötens führt zu einer erheblichen Z-Achsen-Ausdehnung des Leiterplattenmaterials. Die Verwendung eines Standard-Tg-Materials für eine dicke, mehrschichtige Platte kann zu Rissen im Zylinder oder zum Abheben des Pads führen. Für hochzuverlässige Designs stellt die Spezifikation von High Tg PCB-Materialien sicher, dass die Platine dem thermischen Unterschied zwischen der heißen Lötstelle und dem kühleren Umgebungsbereich standhäLT.

Vergleich: Gemeinsame Optionen und was Sie gewinnen/verlieren

Bei der Entscheidung zwischen selektivem Löten und anderen Methoden wie Wellenlöten mit Paletten oder Handlöten kommt es oft auf ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Durchsatz und Designfreiheit an.

Zuverlässigkeits- und Leistungssäulen (Signal / Leistung / Wärme / Prozesssteuerung)

Die Zuverlässigkeit beim selektiven Löten wird durch die Fähigkeit bestimmt, eine feste intermetallische Verbindung zu bilden, ohne das Laminat zu überhitzen.1. Fassfüllung und thermischer Bedarf Der IPC-Standard verlangt typischerweise eine vertikale Füllung von 75 % (Klasse 2) oder 50 % (Klasse 3, obwohl 75 % oft angestrebt werden) der vertikalen Füllung des plattierten Durchgangslochs. Bei Schwerkupfer-Leiterplatten-Designs saugen die Kupferebenen Wärme schneller ab, als die Miniwelle sie liefern kann.

• Design Fix: Erhöhen Sie die Breite der thermischen Entlastungsspeiche, behalten Sie aber das Entlastungsmuster bei. Verbinden Sie die Stifte nicht direkt mit massiven Flächen, es sei denn, dies ist für die Stromkapazität unbedingt erforderlich.

2. Lötbrückenbildung Eine Überbrückung entsteht, wenn zwei benachbarte Stifte durch Lötzinn miteinander verbunden werden. Dies ist bei Steckverbindern mit feinem Rastermaß (z. B. 2 mm Rastermaß oder weniger) üblich.

• Design-Fix: Stellen Sie sicher, dass die Leitungslänge kurz ist (maximal 1,5 mm Überstand). Längere Leitungen ziehen die Welle mit und verursachen Turbulenzen, die zu Brücken führen. Richten Sie außerdem die Anschlüsse so aus, dass die Welle parallel zu den Reihen fließt, nicht senkrecht, oder verwenden Sie „Lötdieb“-Pads am Ende der Reihe.

3. Kupferauflösung Da beim Selektivlöten eine kleine Menge Lot mit hoher Fließgeschwindigkeit benötigt wird, kann es bei zu langer Verweilzeit zur Auflösung dünner Kupferschichten (Lochknick) kommen.

• Design Fix: Sorgen Sie für eine robuste Beschichtungsdicke im Zylinder (durchschnittlich 25 µm), µm dem Prozessfenster standzuhalten.

Fehlertyp	Grundursache im Design	Präventionsstrategie
Überbrückung	Steigung zu fein (<2 mm) oder Leitungen zu lang (>2 mm).	Reduzieren Sie den Vorsprung der Leitung; Fügen Sie Lötpads hinzu. Erhöhen Sie die Tonhöhe, wenn möglich.
Unzureichende Füllung	Direkte Verbindung zur Masseebene.	Thermoentlastungsspeichen hinzufügen; Erhöhen Sie die Ringgröße, µm die Wärmeübertragung zu unterstützen.
Lötkugeln	Zwischen den Pads fehlen Lötstopplackdämme.	Stellen Sie sicher, dass zwischen jedem THT-Pad Lötstopplackdämme vorhanden sind.
Komponentenschaden	Abstand < 3 mm zu SMT-Teilen.	Erzwingen Sie strenge Sperrzonen (KOZ) in CAD-Regeln.

Die Zukunft: Wohin die Reise führt (Materialien, Integration, KI/Automatisierung)

Beim Selektivlöten geht der Trend hin zu intelligenteren Maschinen, die strengere Anforderungen bewältigen können und so die Belastung für den PCB-Designer verringern – obwohl die Physik immer noch gilt. APTPCB beobachtet diese Fortschritte genau, µm strengere Designregeln anzubieten.

## Fordern Sie ein Angebot / eine DFM-Bewertung für selektives Lötdesign an (was zu senden ist)

Bei der Einreichung eines Designs für selektives Löten bei APTPCB ist Klarheit über die physikalischen Einschränkungen von entscheidender Bedeutung. Um ein genaues Angebot und eine umfassende Überprüfung der DFM-Richtlinien zu erhalten, geben Sie bitte die folgenden Details an:

• Gerber-Dateien: Beinhaltet alle Kupferschichten, Lötmaske und Bohrdateien.
• Zusammenbauzeichnung: Markieren Sie deutlich, welche Komponenten THT sind und selektiv gelötet werden müssen.
• Komponentenhöhen: Stellen Sie eine 3D-STEP-Datei oder Höhendaten für SMT-Teile auf der Unterseite bereit (kritisch für den Düsenabstand).
• Spezifikation der Leitungslänge: Bestätigen Sie, ob die Leitungen vor dem Löten gekürzt werden (empfohlen <1,5 mm).
• Panelisierung: Wenn Sie eine bevorzugte Panelanordnung haben, teilen Sie diese mit anderen. Beim Selektivlöten sind häufig spezielle Schienenkanten erforderlich.
• IPC-Klassenanforderung: Geben Sie an, ob eine Fassfüllung der Klasse 2 oder 3 erforderlich ist.
• Materialspezifikationen: Geben Sie an, ob eine hohe Tg oder bestimmte thermische Eigenschaften erforderlich sind.
• Volumen: Prototyp vs. Massenproduktion beeinflusst die Wahl zwischen Einzeldüsen- oder Mehrfachdüsenverarbeitung.

Fazit

Selektives Lötdesign ist die Brücke zwischen komplexer Funktionalität mit hoher Dichte und zuverlässiger Massenproduktion. Es ermöglicht Ingenieuren, das Beste aus beiden Welten zu nutzen: die Dichte von doppelseitigem SMT und die mechanische Robustheit von Durchstecksteckverbindern. Indem Sie die physischen Sperrzonen respektieren, die thermische Entlastung steuern und die Bewegung der Lötwelle verstehen, können Sie Leiterplatten entwerfen, die nahtlos durch die Fabrik fließen.Bei APTPCB sind wir darauf spezialisiert, diese Kompromisse zu bewältigen. Ganz gleich, ob Sie einen Prototyp einer komplexen Industriesteuerung erstellen oder eine Stromverteilungseinheit vergrößern, unser Ingenieurteam ist bereit, Ihr Layout zu überprüfen und sicherzustellen, dass es für den Selektivlötprozess optimiert ist. Kontaktieren Sie uns noch heute, µm Ihr Design zu validieren, bevor das erste Board gedreht wird.

Related links

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• SMT und THT
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