Terminologie des Lötens

Durch den beim Betrieb eines Gerätes fließenden Gleichstrom kann, besonders bei hoher Feuchtigkeit, an der Oberfläche der Flussmittelrückstände auf einer Lötstelle einer gedruckten Schaltung eine Elektrolysereaktion stattfinden. Wie in Abbildung 1 dargestellt, befindet sich dann zwischen zwei Anschlussdrähten Wasser, das Chlor- und Fluorionen enthält. Dieses wirkt als Elektrolyt und führt zu einem geringfügigen Stromfluss zwischen den beiden Drähten. Nach dem Verlöten silberbeschichteter Drähte ohne anschließende Reinigung löst sich beispielsweise ein Teil der Flussmittelrückstände aufgrund der Umgebungsfeuchtigkeit und bildet Ionen. An der Anode findet dann die Reaktion Ag → Ag⁺ + e statt, Kupfer löst sich und wandert durch den Elektrolyt zur Kathode, wo es seine Ladung verliert und als metallisches Kupfer ausfällt. Von dort aus wächst das Kupfer als baumartige Kristallstruktur (Dendrit), bis es eine leitende Verbindung zwischen den Anschlüssen bildet und einen Kurzschluss auslöst. Damit ist die Funktion der Leiterplatte gestört.

Gleichströme führen allgemein leicht zu Elektromigration an Silberelektroden, diese kann jedoch auch bei Zinnloten auftreten. Die Mikroskopaufnahmen A und B zeigen die Migration von Zinn am Beispiel einer Glasfaser-Epoxidharz-Leiterplatte mit kammförmigen Leiterbahnen und einem Leiterabstand von 0,4 mm, die zunächst mit Flussmittel bestrichen, anschließend bei 250°C im Wellenlötverfahren gelötet und sodann bei 60°C und 95% relativer Luftfeuchtigkeit 96 Stunden lang mit einer Gleichspannung von 100 V belastet wurde. Die Elektromigration durchläuft dabei drei verschiedene Stadien (vgl. Abb. 2):I – Anfangsstadium, II – eigentliche Migration, III – verlangsamte Migration.

Es zeigt sich, dass im III. Stadium die Wanderung zwar abnimmt, aber nicht ganz zum Stillstand kommt. Elektromigration lässt sich wie folgt verhindern:

Verwendung von unpolarem Polystyrol oder Polyethylen als Basismaterial anstatt polarer Phenol-Kunstharze. 1.) Entfernen von Flussmittelrückständen, die Feuchtigkeit aufnehmen, durch ausreichende Reinigung. 2.) Beschichtung der Leiterzwischenräume mit Lötstopplack. Poren im Lack, auch wenn diese winzig sind, begünstigen jedoch die Elektromigration und sind daher zu vermeiden. 3.) Einsatz von Röhrenlot mit Flussmittel, das keine hygroskopischen Rückstände bildet, z.B NoClean-Flussmittel vom Typ RMA.