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3-2018

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Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

Löt- und

Löt- und Verbindungstechnik Selektivlöten – Tradition mit Zukunft Im Allgemeinen versteht man unter Selektivlöten in der Baugruppenfertigung das Einlöten einzelner bedrahteter oder SMT-Bauteile auf eine Leiterplatte. Vorteile der Wörthmannwelle/Einzelwelle Doppelwellensysteme (Chip- und Deltawelle) sind fast vollständig von der Wörthmannwelle (Einzelwellensystem) abgelöst worden. Die Vorteile der Wörthmannwelle: • vollständige Benetzung von SMD-Pads • wenig Fehler bei der Benetzung durch Schatteneffekte • gute Lötung von schwierigen Fällen (SOT 23) • weniger Lötbrücken bei SMD-Pads Die Vorteile einer Einzelwelle sind: • keine doppelte Temperaturbelastung • Vermeidung der trockenen Lötung der Baugruppe durch abgetragenes Flussmittel Quelle: Wikipedia Bildquelle: Ersa Erforderlich ist dies besonders bei Bauteilen mit niedriger Lötwärme beständigkeit oder mit für den SMD-Reflowprozess zu großen Abmessungen. Populäre Selektivlötprozesse sind das Miniwellen-, Laser-, Licht-, Induktions- oder das Kolbenlöten mit Robotern. Die Auswahl des Verfahrens erfolgt strikt mit Blick auf die konkrete Lötaufgabe, generelle Favoriten gibt es nicht. So antiquiert und nebensächlich das Selektivlöten auf den ersten Blick anmuten kann, so unausweichlich ist es oft, wenn Lötprozesse sicher und schnell ablaufen sollen. Spätestens auf den zweiten Blick wird klar: Selektivlöten ist unersetzlich und trumpft unter vielen Bedingungen mit gewichtigen Vorteilen auf. Selektivlöten näher betrachtet Selektivlöten meint das lokale Löten von einzelnen Fügestellen eines Bauteils oder einer Baugruppe. Im Gegensatz dazu werden beim Massenlöten alle Lötstellen einer Werkstückseite auf einmal verlötet. Die Wärmeeinleitung erfolgt z.B. durch Erwärmung mit einem Lötkolben, durch Induktion, durch einen Laser oder gebündeltes Licht oder durch Eintauchen in flüssiges Lot (Miniwelle). „Gemeinsam ist allen Selektivlötverfahren das kurzzeitige lokale Anwärmen der Fügestelle und das Aufschmelzen des Lots an der Lötstelle. Das Löten erfolgt durch lokale Erwärmung der Lötstelle, bei der das Lot entweder zuvor als Löt paste aufgetragen wurde oder nach der Erwärmung als Lötdraht geregelt zugeführt wird. Der Lötprozess wird durch ein Flussmittel unterstützt, dass Oxide auf den Fügeteilen entfernt bzw. deren Neubildung verhindert und die Benetzungsfähigkeit des Lots auf der Werkstoffoberfläche verbessert. Zusätzlich kann der Lötprozess unter einer Schutzgas atmosphäre stattfinden, um Oxidation zu verhindern.“ (www.xpertgate.de/produkte/ Selektiv-Loettechnik.html) Das Selektivlöten findet Anwendung, wenn auf einer Leiterplatte bereits viele SMD-Bauelemente in einem Reflow-Prozess gelötet wurden und nur wenige THT-Bauelemente verlötet werden müssen. Ein zweiter thermischer Stress für die Leiterplatte und die darauf befindlichen Bauteile lässt sich so vermeiden. Das Selektivlötverfahren ist häufig das einzig mögliche Lötverfahren, wenn beidseitig bedrahtete Bauelemente gelötet werden müssen und ein Wellenlötverfahren mit dem klassischen Wellenlöten auf der zweiten Seite der Baugruppe nicht mehr möglich ist. Gegenüber der klassischen Wellenlötanlage nimmt die Selektivlötanlage meist deutlich weniger Platz in Anspruch. Die Selektivlöttechnologie ist dann besonders wirtschaftlich, wenn wenige Bauelemente oder wenige einzelne Pins gelötet werden müssen. Die Selektivlöttechnik wird in manuellen Arbeitsplätzen, in halboder vollautomatischen Anlagen in der Serienfertigung sowie zur Reparatur eingesetzt. Ein typischer Anwendungsbereich ist das nachträgliche Auflöten von bedrahteten Sonderbauteilen wie Kondensatoren oder Steckern etc. auf bestückte Leiter platten, die nicht mit Bestückautomaten montiert werden können. Selektivlöten ermöglicht auch die 14 3/2018

Löt- und Verbindungstechnik Löttemperatur und Lötzeit Die Löttemperatur liegt bei bleihaltigen Loten bei ca. 250 °C, bei bleifreien Loten ca. 10 bis 30 K höher, also bei 260 bis 280 °C. Hintergrund: Vor allem bei der Mischbestückung einer Anlage wird mit 260 °C gearbeitet, da es immer noch sehr viele Bauteile gibt, die laut Datenblatt nur 260 °C vertragen. Auch wird von einigen Kunden der Systemdienstleister eine Lottemperatur von maximal 260 °C gefordert bzw. nur dafür eine Freigabe erteilt. Ab 260 °C steigt auch die Ablegierung überproportional an. Von Nachteil ist dann das relativ kleine Prozessfenster. Die Lötzeit ist so zu wählen, dass die Erwärmung weder die Leiterplatte noch die wärmeempfindlichen Bauelemente schädigt. Die Lötzeit ist die Berührzeit des flüssigen Lotes pro Lötstelle. Die Richtzeiten betragen für einseitig kaschierte Leiterplatten weniger als eine Sekunde und bei zweiseitig kaschierten Leiterplatten nicht mehr als zwei Sekunden. Bei Mehrleiterplatten gelten individuelle Lötzeiten, ca. zwei bis drei Sekunden für die Dreiloch-Wörthmannwelle und vier bis sechs Sekunden für Fünfloch-Wörthmannwelle. Nach DIN EN 61760-1: 1998 ist die maximale Zeit für eine oder auch zwei Wellen zusammen 10 s. Quelle: Wikipedia Selektivlöten oft zur Löttechnologie der Wahl. Der selektive Lötprozess ermöglicht ein schnelles Löten bei guter Regelbarkeit. Etwa bei beidseitig bestückten Leiterplatten muss man bedrahtete Bauteile oft per Hand löten (Durchsteckmontage). Durch Selektivlöten kommt man hier aber am besten zum Ziel. Durch das selektive Vorgehen werden auch Verunreinigungen auf der Platine minimiert, und es wird nur so viel Flussmittel verbraucht, wie tatsächlich erforderlich (Optimierung, Minimierung). Beim Selektivlöten gelingt recht einfach eine dauerhafte Wellenhöhen-Konstanthaltung. Dies macht das Selektivlöten besonders attraktiv. Geräte und Anlagen mit einer frei programmierbaren Handhabung bieten eine hohe Flexibilität für wechselnde Produkte. Last not least: Das Verfahren lässt sich auch in Reparaturanlagen einsetzen. Wie funktioniert das Selektivlöten? Der Prozess des Selektivlöten ist viergeteilt: Miniwellen-Selektivlöten, Praxisfoto (Quelle: Fraunhofer) und Prinzip (Quelle: Siemens) Herstellung von schwer zugänglichen Lötstellen an Baugruppen. Viele Vorteile An erster Stelle bei den Vorzügen wäre die höhere Prozess sicherheit und damit eine verlässliche Reproduzierbarkeit der Lötergebnisse zu nennen. Worauf beruhen diese Pluspunkte? Auf der grundsätzlichen Technik des Selektiv lötens! Denn dabei lässt sich jede einzelne Lötstelle individuell und isoliert von der Umgebung ausführen. Nur so gelingt es, Temperatur, Lotund Flussmittelmenge sowie Lötzeit selektiv zu steuern. Mit anderen Worten: Die Lötstelle wird in höchster Qualität ausgeführt. Nun, Qualität hat bekanntlich ihren Preis. Schaut man auf das Qualitäts/Preis- Verhältnis beim Selektivlöten, dann konstatiert man einen recht hohen, also guten Wert. Dies macht das THT-Bauteile werden beim automatisierten Selektivlöten von unten verarbeitet. Bei gleichen Kosten erreicht man eine deutlich höhere Qualität und einen kürzeren Fertigungsprozess (Quelle: Ortgies) 3/2018 15

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