Hot Air Solder Leveling (HASL): Zuverlässige PCB-Oberflächenveredelung

Wer in der PCB-Branche tätig ist, weiß: Diese Platinen haben kupferne Oberflächen. Bleiben sie ungeschützt, oxidiert und verschlechtert das Kupfer – die Platine wird unbrauchbar.

Die Oberflächenveredelung bildet die Schnittstelle zwischen PCB und Bauteil. Sie hat zwei wesentliche Funktionen: Schutz der freiliegenden kupferbasierten Leiterbahnen und Bereitstellung einer lötbaren Oberfläche bei der Bauteilmontage.

Was ist Hot Air Solder Leveling?

Hot Air Solder Leveling (HASL) galt lange als bewährter, zuverlässiger Weg für konsistente, qualitativ hochwertige PCB-Montageergebnisse. Die stetig wachsende Komplexität und Bauteiledichte von Leiterplatten haben jedoch die Kapazitäten aller horizontalen Lötanlagen an ihre Grenzen gebracht.

HASL ist heute wohl der gängigste PCB-Oberflächenfinish in der Industrie. Die HASL-Zusammensetzung beträgt 37 % Blei und 63 % Zinn. Ein bleifreies Finish ist mit einer geringfügigen Prozessanpassung ebenfalls möglich.

HASL-Prozess

Dieser PCB-Oberflächenfinish wird angewendet, indem man die Platine nach Auftrag des Lötstopplacks in einen Topf mit geschmolzener Blei/Zinn-Legierung taucht. Der nächste Schritt: Entfernen des Überschusslots via Hot Air Leveler (HAL) mit Heißluftmessern – es bleibt eine möglichst dünne Schicht zurück.

Diese verbleibende dünne Lötsschicht schützt die darunterliegenden Leiterbahnen vor Korrosion. Der Finish erleichtert zudem das Löten der Bauteile während der PCB-Montage durch Vorverzinnen der Pads.

HASL ist einer der kostengünstigsten PCB-Oberflächenfinishes im Vergleich zu anderen Verfahren. Daher ist es die empfohlene und bevorzugte Wahl für universelle PCBs.

Obwohl bleifreies HASL (LF-HASL) als eigenständiger Finish-Typ gilt, sei kurz darauf eingegangen: Es ist in Anwendung und Aussehen identisch mit HASL, doch das Lot enthält 0,6 % Kupfer und 99,3 % Zinn. Diese Legierung hat einen höheren Schmelzpunkt für bleifreies Löten im Vergleich zu bleihaltigem. Dies erfordert eine leichte Anpassung des Reflow-Lötprozesses in Ihrer PCB-Montagelösung.

Bleifreies HASL ist ein brauchbarer Ersatz für das traditionelle bleihaltige Lötverfahren, wird jedoch nur bei RoHS-konformen Platinen benötigt. Beachten Sie: Sie benötigen ein Laminatmaterial mit hoher Temperaturbeständigkeit für diesen Finish. Der Rest des Lötprozesses ähnelt HASL.

Jahrelang war HASL der gefragteste und beliebteste PCB-Oberflächenfinish – wegen robuster Lösung und niedrigem Kosten. Doch die jüngste Evolution und fundamentale Änderungen in der PCB-Industrie brachten komplexere, fortschrittlichere SMT-Technologie, die die Schwächen von HASL aufdeckte.

HASL eignet sich nicht für Feinraster-SMT-Bestückung, da unebene Oberflächen und Feinrasterkomponenten inkompatibel sind. Zwar ist bleifreies HASL am Markt verfügbar, doch es gibt mehrere andere Optionen für hochzuverlässige Produkte.

Vor- & Nachteile von HASL

Es gibt bestimmte Vor- und Nachteile bei der Verwendung von HASL:

Vorteile

• Weit verbreitet verfügbar
• Niedrige Kosten
• Exzellente Lagerfähigkeit
• Leicht nachbearbeitbar

Nachteile

• Erzeugt unebene Oberflächen
• Nicht ideal für Feinrasterkomponenten
• Schlechtes Benetzungsverhalten
• Nicht ideal für PTH (Plated Through-Hole)
• Thermischer Schock

Dennoch lohnenswert

HASL bleibt relevant. Ein weniger bekannter, unbeabsichtigter Vorteil: Die PCB wird Temperaturen bis zu 265 °C ausgesetzt. Dies hilft, potenzielle Delaminationsprobleme zu erkennen, bevor teure Bauteile bestückt werden.