Probleme beim Bratpfannen-Reflow

Dieses Thema im Forum "Modding" wurde erstellt von uselessuser, 10. Juli 2019.

  1. Hallo zusammen,

    Ich habe ein Problem dessen Ursprung ich nicht verstehe, weswegen es mir schwer fällt es zu lösen (ich bin Anfänger ohne nennenswerte Kenntnisse in Sachen Elektronik). Es betrifft das Reflowen von LEDs; als Amateur mache ich das mit der Bratpfanne. Ich habe kürzlich einige Kurzschlüsse produziert, als deren Ursache ich jeweils das MCPCB identifiziert habe.

    Wenn ich das richtig sehe, isoliert so ein MCPCB den Stromkreis an dem die LED hängt vom Kupfer, aus dem es ansonsten besteht. In einer Lampe aus Kupfer würde sonst der Minuspol direkt mit den LEDs verbunden, ohne Umweg über den regulierenden Treiber. Genau mit diesem Effekt kämpfe ich derzeit.

    Ich habe bisher drei 4XP MCPCBs unterschiedlicher Hersteller mit ein paar XP-G3 LEDs versehen. Den Treiber und eigentlich die gesamte restliche Lampe habe ich jeweils in Ruhe gelassen. Mal hat das Reflowen einen Kurzschluss produziert, mal nicht. Mein Problem ist, dass ich nicht weiss, was die Ursache ist. Ich bin jetzt beim dritten MCPCB und aktuell passt auch alles, aber es nervt mich dass ich nicht verstehe was da passiert.

    Ein Kollege hier im Forum meinte, mögliche Gründe sind zu viel Lötzinn für die LEDs oder eine kaputte Beschichtung.
    Ersteres verstehe ich nicht, da das nach meinem Verständnis jeweils nur eine LED brücken würde und diese dann nicht leuchten würde. Es leuchten aber alle vier. Kann ich das also ausschliessen?
    Die kaputte Beschichtung scheint mir schon wahrscheinlicher, aber wie geht sie kaputt? Ich habe ein billiges IR-Thermometer das zumindest einigermassen genau zu funktionieren scheint, und das sagte mir die letzten Male, dass die Pfanne zu keinem Zeitpunkt heisser als 260 Grad ist. Unabhängig davon dass das laut LED-Datenblatt zu viel ist (sie überleben es ja trotzdem), kann es sein dass die Beschichtung bei solchen Temperaturen bereits kaputt geht? Oder habt ihr andere Ideen, was bei mir falsch laufen könnte?

    Meine eigene Beobachtung ist, dass ich bei einem neuen MCPCB zwischen Oberseite (Anschluss für Plus) und Unterseite mit dem Multimeter keinen Stromfluss sehe. Nachdem die LEDs drauf sind, beträgt der Widerstand noch einige MOhm, und die kaputten MCPCBs haben überhaupt keinen Widerstand mehr (0.1 Ohm oder so). Ich weiss nicht mehr ob das mit den MOhm defekt war oder nicht und kann mir das mangels Verständnis dieser Grössen auch nicht herleiten :S
     
  2. Folomov
    Richtig, auf dem Kupferkern (oder seltener auch mal Aluminiumkern) ist eine dünne Isolierschicht aufgebracht, auf welcher wiederum die eigentlichen Leiterbahnen aufgedruckt sind.
    Zu viel Lötzinn kann dann einen der Pole mit dem Kupferkern verbinden, wenn es sich um ein Board mit DTP (direct thermal path) handelt, weil dieser "direct thermal path" als Vollkupferfläche zentral unterhalb der LED sitzt, es handelt sich beim DTP quasi um einen "Durchbruch" des Vollkupferkerns durch die Isolierschicht.

    Bei einem solchen DTP-MCPCB kann tatsächlich zu viel Lötzinn einen der Pole mit dem Kupferkern verbinden.

    Aber nicht nur zu viel Lötzinn kann so etwas verursachen, auch die Qualität des Lots ist sehr wichtig. Besonders bleifreie Lote taugen für deine "Heimwerker-Technik" nicht, sie fließen einfach aufgrund der Materialeigenschaften zu schlecht.
    Nein, das kannst du nicht ausschließen bei DTP-Boards und ich hoffe, dass die Erläuterung zuvor ausreichend war.

    Geht es denn in deinem Fall um Boards mit DTP?
    Das erscheint mir sehr viel weniger wahrscheinlich, denn eine solche Beschichtung besteht aus ungewöhnlich temperaturfesten Duroplasten, die bekommt man eher nicht so einfach ohne größere Gewalteinwirkung kaputt.
    Auch wenn ich die Methode für sehr hemdsärmelig halte, sollte die Isolierschicht diese Temperatur problemlos aushalten können, vorausgesetzt, dass die Temperatur auch wirklich stimmt!
    Glaube ich nicht, siehe zuvor.
    Ausgehend von der Problembeschreibung und der Temperatur bin ich mir ziemlich sicher, dass du versuchst bleifrei zu reflowen, korrekt?
    Falls ja, keine gute Idee, qualitatives und bleifreies Löten kann man als Anfänger nicht, und schon gar nicht mit Bratpfannen, egal wie sehr man sich bemüht.

    Bleifreie Lote fließen erheblich schlechter als bleihaltige Lote und selbst erfahrene Lötkünstler können damit keine so guten Ergebnisse erzielen. Und auch das beste und hochwertigste Flussmittel nützt dabei dann nicht mehr viel...

    Wenn dem so ist, dann würde meiner Einschätzung und Erfahrung nach eine Umstellung auf hochwertiges bleihaltiges Lötzinn mit hochwertigem Flussmittel bei Temperaturen von um die 200 °C deutlich bessere Ergebnisse produzieren.
     
    #2 steidlmick, 10. Juli 2019
    Zuletzt bearbeitet: 10. Juli 2019
    uselessuser und Bluzie haben sich hierfür bedankt.
  3. Hättest du da mal einen Tipp für eine gute Lötpaste?
     
  4. Acebeam
    Ich verwende Bleihaltiges Lot bei 220 Grad.

    Das geht perfekt.

    Allerdings drücke ich mit einem Holzstab die Led auch etwas an das zu viel Lot seitlich raus kommt und dir Led sauber sitzt.

    Wenn ich das Board von der Platte nehme drücke ich nochmal bißchen drauf bis es etwas abkühlt und das Zinn anzieht.

    Dann hat man eine gute Lötstelle mit wenig übergangswiderstand und die Led sitzt Plan auf.
     
  5. Da ich nicht erkennen kann, was du mit "Lötpaste" meinst:
    Falls es um solches Zeugs geht, dass Lot und Flussmittel in einer Paste kombiniert, lautet die Antwort nein, denn so etwas nutze ich nicht, ich hatte bisher einfach nicht Bedarf an solcher Paste.

    Falls du mit Lötpaste das Flussmittel meinst, kann ich nur darauf verweisen, dass ich heute eine selbst hergestellte Mischung verwende, an deren Bestandteile Normalbürger nicht herankommen.

    Früher habe ich jedoch normales Kolophonium mit 2,0 Gew.-% Acetylsalicylsäure, gelöst in Isopropanol, benutzt und damit sehr gute Ergebnisse erzielt. Da es jedoch eine Flüssigkeit und keine Paste ist, kommen einige Anwender damit nicht so gut zurecht, das Zeugs verteilt sich überall auf der Platine.
    Die oxidlösende Wirkung ist jedoch aufgrund der zugesetzten Acetylsalicylsäure bei Erwärmung sehr gut und daher sind die Lötergebnisse auch bei Anwendung durch Laien wirklich gut.
    Nachteilig ist jedoch der vergleichsweise hohe Reinigungsaufwand.
     
    LED hat sich hierfür bedankt.
  6. Ja, genau sowas meinte ich. Wollte ich mal zum reflow löten ausprobieren. Habs bis jetzt aber nur einmal gemacht und dazu lediglich die Lötpads konventionell verzinnt, LED drauf, heiß gemacht, fertig. Hat auch funktioniert.
     
  7. Skilhunt Taschenlampen
    So mache ich das auch und in der Regel reicht das für manuelle Einzelstücke auch vollkommen aus. Die Pasten-Löterei ist ja eher was für (semi)professionelle Produktion im Reflow-Ofen und lohnt sich meiner Ansicht nach für gelegentliche Einzelstücke nicht.

    Auch ist die Lagerzeit/Nutzungszeitraum nach Herstellung der Lotpasten ja recht begrenzt. Da muss man oft viel zu viel von dem Zeugs am Ende wegschmeißen.
     
    LED hat sich hierfür bedankt.
  8. Ganz herzlichen Dank für deine sehr ausführliche Antwort! Dieses Stück Information hier hat mir bislang gefehlt. Um ehrlich zu sein habe ich mir nie überlegt was es mit dem "mittleren Teil" auf sich hat, DTP habe ich immer als "Unterseite ist aus Kupfer/Alu" interpretiert. Vielen Dank für das Schliessen dieser Lücke!

    Ja, die MCPCBs habe alle einen DTP.

    Ja, bleifrei.

    Das mache ich auch so. An dem Punkt verbinde ich vermutlich ab und zu einen Pol mit dem DTP. Das bedeutet wohl erstmal, ich verwende tatsächlich zu viel Lot und/oder zu viel Druck.

    Würden die "besseren Flusseigenschaften" von bleifreiem Lot tendenziell dazu führen dass sich das flüssige Lot, sobald der Druck auf die LED wieder weg ist, sich wieder von den nichtleitenden Teilen des MCPCB und der LED zurückzieht? Oder ist das Kind einfach in den Brunnen gefallen sobald da erstmal eine Verbindung passiert ist, und ich muss neu anfangen?
     
  9. Vermutlich weder noch, du verwendest einfach ein nicht besonders gut geeignetes Lot.
    Die bleifreien Lote fließen schlechter und haben andere Oberflächenspannungen im geschmolzenen Zustand.
    Wenn du Druck auf die LED ausübst, um das überschüssige Lot seitlich herauszupressen, dann fließt das eben nicht alles schon brav seitlich heraus, sondern wird (zumindest ein Teil davon) einfach nur "plattgedrückt" zu einer Art "Lot-Folie", die den Kurzschluss verursacht.
    Nein, es wäre eher so, dass das geschmolzene Lot beim Andrücken der LED einfach nur seitlich heraus quillt und sich im Gegensatz zu bleifreien Loten nicht einfach zu einer Art "Lot-Folie" quetschen lässt.

    Die Materialeigenschaften bleihaltiger Lote verhindern gewissermaßen von vornherein den Fehler.

    Natürlich ist nicht auszuschließen, dass du ggf. auch zu viel Lot benutzt, aber das wirkt sich bei bleihaltigen Loten eben nicht so negativ aus.
    Sobald die Verbindung entstanden ist, ist es eigentlich zu spät und ich würde in so einem Fall die LED abnehmen, das MCPCB mit Entlötlitze sauber entlöten (die LED selbst ebenso) und dann neu beginnen.

    ABER eine LED ist nicht für häufige Heiß-Kalt-Wechsel konzipiert und daher würde ich alles vermeiden, was die Zahl solcher Wechsel erhöht.

    Daher lautet mein Rat: Verzichte auf bleifreie Lote für's Reflow-Löten und benutze statt dessen ein hochwertiges bleihaltiges Lot mit geeignetem Flussmittel bei etwa 200 - max. 220 °C.
     
    uselessuser hat sich hierfür bedankt.
  10. Dein Wort in Gottes Ohr ;) Ich bin gespannt!

    Ja, das ist klar. Aber 20 Euro in LEDs sind 20 Euro, die mag ich nicht einfach abschreiben.

    Hast du einen konkreten Tipp?
     
  11. Dabei aber Vorsicht. Man sollte nicht auf den Dome drücken, schon gar nicht in heißem Zustand. Eigentlich sollte man den nicht einmal berühren. Druck nur außen an den Ecken. Geht mit einem Röhrchen mit passendem Innendurchmesser.
    Hier S. 2: https://www.cree.com/led-components/media/documents/XLampXP_SH.pdf
     
    steidlmick hat sich hierfür bedankt.
  12. Ich sehe keinen Grund, warum das bei dir anders laufen sollte, sofern du sonst vernünftig arbeitest, das MCPCB und die LED vorwärmst und großzügig Flussmittel verwendest.
    Bisher hat das mit bleihaltigen Loten bei mir immer super geklappt.
    Ja eben, daher von vornherein mit geeigneten Materialen und Hilfsmitteln arbeiten!
    Und bleifreie Lote sind für manuelle Anwendung durch wenig erfahrene Anfänger die denkbar schlechteste Wahl.
    Als Lötdraht von sehr hoher Qualität und mit enorm gutem Fließverhalten nutze ich dieses Produkt von Felder Löttechnik.

    Ein kommerziell erhältliches Flussmittel kann ich keines empfehlen, da ich bisher nur mit selbst hergestellten Mischungen gearbeitet habe, siehe Beitrag #5.
    Kolophonium bekommt man z.B. bei Pollin und natürlich auch bei ebay, ansonsten bekommt man Kolophonium-Blöcke in der Regel in Musikfachgeschäften (für Saiteninstrumente wie Geigen etc.).
    Und jede halbwegs kompetente Apotheke sollte Isopropanol und reine Acetylsalicylsäure (keine industriell hergestellten Tabletten) führen.
     
    uselessuser und Rafunzel haben sich hierfür bedankt.
  13. Seit 35 Jahren baue ich hobbymäßig und beruflich Elektronik, bin aber bisher immer mit dem Flussmittel klargekommen, das im Lötdraht bzw. der Lotpaste enthalten war.
    Nur beim Nacharbeiten schlechter bleifrei-Lötungen bei fine-pitch Bauelementen habe ich je extra Flussmittel verwendet.
    Meine Schwester spielt semiprofessionell Streichinstrumente, aber ihre Kollophonium-Blöcke musste ich noch nie in Anspruch nehmen.
    Ich löte manuell niemals bleifrei. Bleifreies Lot ist Mist und der einzige Grund, es zu verwenden, ist RoHS. Bleifreies Lot ist spröder, die Lötverbindungen weniger haltbar, und die höhere Löttemperatur belastet die Bauteile stärker (z.B. Elkos und SMD-Relais).
     
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