Das Trocknen von Leiterplatten und Bauteilen

GED_LogoVollständige Spezifikation der Baugruppenausführung kann Fehler reduzieren und die Zuverlässigkeit steigern


Werden hochlagige Leiterplatten oder Microvia-Leiterplatten verarbeitet, empfiehlt es sich, die Leiterplatten (bare boards) vor der Weiterverarbeitung im Lötprozess zu trocknen. Die Trocknung der unbestückten Leiterplatte ist landläufig als „Tempern“ bekannt.

Beim Tempern wird die in der Leiterplatte angesammelte Feuchtigkeit im Laminat getrocknet. Diese könnte im schlechten Fall ansonsten eine Delamination der Leiterplatte hervorrufen. Dieser und andere Schäden werden auch durch die höheren Löttemperaturen der Bleifrei-Lötprozesse gefördert. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten der Trocknung – durch Konvektion oder im Vakuumtrockenofen. Die Parameter des Trockenprozesses sind abhängig von:

  • Material
  • Lötoberfläche
  • Lagenzahl
  • Zeitspanne bis zum Löten
  • Layout

Folgende Empfehlungen gibt es für die Parameter des Trocknens (Quelle ZVEI/VDL):

  • Materialart
  • FR4 (Tg 135 °C)
  • Temperatur/Zeit
  • 120 °C, >= 120 min
  • Zeit bis Lötprozess
  • max. 24 h
  • Materialart
  • FR4 (Tg >135 °C)
  • Starr-Flex, Flex, PI
  • ML >= 6 Lg
  • Temperatur/Zeit
  • 130-150 °C, >= 120 min
  • Zeit bis Lötprozess
  • max. 8 h

Sensible Leiterplatten-Oberflächen und Umgang mit Nachbestückungen

Zu beachten ist, dass Oberflächen der Leiterplatte wie OSP (Organic Surface Protection) oder chemisch Zinn durch den Trocknungsprozess eine künstliche Alterung erfahren. Das kann zu Problemen im Lötprozess führen! Eine schonende Vorbehandlung und eine behutsame, gezielte Temperatureinwirkung sind deshalb unbedingt zu beachten.

Auch bei Reparaturen oder Nachbestückungen von bereits bestückten Leiterplatten ist die gleiche Vorbehandlung ebenso wichtig. Diese dürfen beim Trocknen natürlich nicht längerer Temperatureinwirkung von 120 °C ausgesetzt werden, da hierbei die Gefahr besteht, Bauteile zu zerstören.Als Richtwert sollten die Leiterplatten bei 80 °C dafür aber mindestens 24 Stunden lang getrocknet werden.


Moisture Sensitivity Level: Standards für LP- und Bauteile-Lagerung und -Montage

Ebenso wichtig ist die Vorbehandlung von (hochpoligen) Bauteilen, die mit Moisture Sensitivity Level (MSL) ausgewiesen sind (z. B. FPGAs), sich offensichtlich nicht mehr in der Originalverpackung vom Hersteller befinden oder bereits geöffnet sind. Hier ist unbedingt nach den entsprechenden Vorgaben der Hersteller bzw. nach der von JEDEC aufgestellten Handhabung zu verfahren. Der Moisture Sensitivity Level (MSL, dt. Feuchtigkeitsempfindlichkeitsschwellwert) bezieht sich auf die Feuchteempfindlichkeit von Halbleiterbauelementen bei der Verpackung, Lagerung und Montage. (Quelle Wikipedia)

Kunststoffumspritzte SMD-Bauelemente sind nicht hermetisch abgeschlossen, so dass Feuchtigkeit aus dem Raumklima in den Kunststoff eindiffundieren kann. Werden solche feuchtigkeitsbeladenen Bauteile nun mittels Reflow-Löten auf Leiterplatten aufgelötet, kann es zum sogenannten „Popcorn-Effekt“ kommen. Dabei verdampft die eingeschlossene Feuchtigkeit schlagartig beim Erhitzen (Löttemperaturen bis über 200 °C). Da die verdampfte Flüssigkeit mehr Raum beansprucht, kann dies zum Platzen der Bauteile führen. Der Hersteller der SMD-Bauelemente gibt mittels des MSL an, bei welchen Bedingungen die Bauteile zu lagern sind und wie sie danach zu verarbeiten sind.

Der MSL kann nach verschiedenen Verfahrensweisen festgelegt werden. Am häufigsten wird der Standard J-STD-020 (engl. Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices) der amerikanischen Organisation JEDEC verwendet.

Bei der Festlegung des MSL werden Bauteile zunächst vollständig getrocknet. Danach werden sie definiert mit Feuchtigkeit beladen und anschließend einem oder mehreren Reflow-Lötvorgängen unterzogen. Durch elektrische Messung oder anderen Untersuchungsmethoden (z. B. Ultraschall) wird daraufhin geprüft, ob die Bauteile den Lötvorgang ohne Beschädigung überstanden haben. Innerhalb der genannten Zeiträume ist das Bauteil dann verarbeitbar, ohne dass es beim Lötvorgang beschädigt wird.


GED übernimmt im Rahmen der Design- und Fertigungsaufträge die Spezifikation der Baugruppen für den Kunden. Aktuell ist GED im Rahmen des FED-Arbeitskreises Krefeld mit daran beteiligt, eine standardisierten Fertigungsspezifikation zu erstellen.


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