Lötbrücken, Tombstoning, kalte Lötstellen – Ursachen verstehen und vermeiden.
Warum entstehen Lötfehler?
Trotz automatisierter Fertigung können Lötfehler auftreten. Die Ursachen liegen meist in einem oder mehreren dieser Bereiche:
- Lotpaste: Falsche Menge, falsche Viskosität oder überaltertes Material
- Reflow-Profil: Temperatur zu hoch/niedrig oder falsche Rampenzeit
- Layout: Asymmetrische Pads, fehlende Thermal Reliefs
- Bauteile: Feuchtigkeitsempfindliche Komponenten nicht korrekt gelagert
Lötbrücken (Solder Bridges)
Symptom: Ungewollte Verbindung zwischen zwei benachbarten Pads oder Pins.
Ursachen:
- Zu viel Lotpaste (Stencil-Öffnung zu gross)
- Zu wenig Abstand zwischen Pads
- Falsche Reflow-Temperatur
Lösung: Stencil-Design optimieren, Pad-Abstände prüfen (min. 0.2mm bei Fine-Pitch), SPI-Inspektion nach Lotpastenauftrag einsetzen.
Tombstoning (Grabstein-Effekt)
Symptom: Kleines Passivbauteil (0402, 0603) steht senkrecht auf einem Pad – wie ein Grabstein.
Ursachen:
- Ungleichmässige Benetzungskräfte beim Löten
- Asymmetrische Leiterbahnführung zu den Pads
- Unterschiedliche Kupferfläche unter den Pads
Lösung: Symmetrisches Layout, gleiche Leiterbahnbreite zu beiden Pads, Thermal Reliefs an Masseflächen.
Kalte Lötstellen (Cold Joints)
Symptom: Matte, körnige Oberfläche der Lötstelle statt glänzend. Schlechte oder keine elektrische Verbindung.
Ursachen:
- Reflow-Temperatur zu niedrig
- Zu kurze Zeit über Liquidus-Temperatur
- Wärmeableitung durch grosse Kupferflächen (fehlende Thermal Reliefs)
- Oxidierte Pads oder Bauteilanschlüsse
Lösung: Reflow-Profil optimieren, Thermal Reliefs im Layout vorsehen, Lotpaste und Bauteile korrekt lagern.
Void-Bildung (Lunker)
Symptom: Hohlräume (Voids) in der Lötstelle, besonders unter BGA und QFN-Bauteilen.
Ursachen:
- Ausgasungen aus der Lotpaste oder dem Board-Material
- Falsches Reflow-Profil (zu schnelle Aufheizung)
- Feuchtigkeitsaufnahme der Leiterplatte
Lösung: Vakuum-Reflow-Löten, Vorheizprofil optimieren, Boards trocken lagern, Stickstoff-Atmosphäre im Ofen.
Qualitätssicherung: 3D-AOI und Röntgen
Moderne EMS-Dienstleister setzen mehrere Inspektionsmethoden ein:
- SPI (Solder Paste Inspection): Prüft den Lotpastenauftrag BEVOR bestückt wird
- 3D-AOI (Automated Optical Inspection): Kamerasystem prüft Lötstellen, Bauteilposition und Polarität
- Röntgeninspektion: Für verdeckte Lötstellen (BGA, QFN) – sieht was das Auge nicht kann
- ICT (In-Circuit-Test): Elektrische Prüfung aller Verbindungen
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