PacIFic 2009M

Geeignet für

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  Wellenlöten

  Wellenlöten ist ein Massenlötverfahren, das in der Elektronikfertigung verwendet wird, um elektronische Bauteilen mit einer Leiterplatte zu verbinden. Das Verfahren wird in der Regel für Bauteilen mit Durchkontaktierungen verwendet, kann aber auch zum Löten einiger SMD-Bauteile (Suface Mount Device) eingesetzt werden, die mit einem SMT-Kleber (Surface Mount Technology) auf die Unterseite der Leiterplatte geklebt werden, bevor sie den Wellenlötprozess durchlaufen. Der Wellenlötprozess umfasst drei Hauptschritte: Fluxen, Vorheizen und Löten. Ein Förderband transportiert die Leiterplatten durch die Maschine. Die Leiterplatten können in einem Rahmen befestigt werden, damit die Breite des Förderbandes nicht für jede einzelne Leiterplatte angepasst werden muss. Das Fluxen erfolgt in der Regel mit einem Sprühfluxer, aber auch Schaumfluxen und Jet-Fluxen sind möglich. Das flüssige Flussmittel wird von der Unterseite der Leiterplatte auf die Oberfläche und in die Durchkontaktierungen aufgetragen. Der Zweck des Flussmittels ist es, die lötbaren Oberflächen der Leiterplatte und der Bauteilen zu desoxydieren und der flüssigen Lotlegierung zu ermöglichen, eine intermetallische Verbindung mit diesen Oberflächen einzugehen, wodurch eine Lötstelle entsteht. Das Vorheizen hat drei Hauptfunktionen. Das Lösungsmittel des Flussmittels muss verdampft werden, da es nach dem Auftragen seine Funktion verliert und zu Lötfehlern wie Lötspritzer und Lötperlen führen kann, wenn es im flüssigen Zustand mit der Lötwelle in Berührung kommt. Flussmittel auf Wasserbasis benötigen im Allgemeinen mehr Vorheizung zum Verdampfen als Flussmittel auf Alkoholbasis. Die zweite Funktion des Vorheizens besteht darin, den Wärmeschock zu begrenzen, wenn die Leiterplatte mit dem flüssigen Lot der Lötwelle in Berührung kommt. Dies kann für einige SMD-Bauteile und Leiterplattenmaterialien wichtig sein. Die dritte Funktion des Vorheizens besteht darin, den Durchstieg des Lots in den Durchkontaktierungen zu fördern. Aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Leiterplatte und dem flüssigen Lot wird das flüssige Lot abgekühlt, wenn es in die Durchkontaktierung eindringt. Thermisch schwere Leiterplatten und Bauteilen können dem flüssigen Lot so viel Wärme entziehen, dass es bis zum Erstarrungspunkt abgekühlt wird, wo es erstarrt, bevor es nach oben gelangt. Dies ist ein typisches Problem bei der Verwendung von Sn(Ag)Cu-Legierungen. Eine gute Vorheizung begrenzt den Temperaturunterschied zwischen der Leiterplatte und dem flüssigen Lot und verringert somit die Abkühlung des flüssigen Lots beim Aufstieg in die Durchkontaktierung. Dadurch ist die Chance größer, dass das flüssige Lot die Oberseite der Durchkontaktierung erreicht. In einem dritten Schritt wird die Leiterplatte über eine Lötwelle geführt. Ein Bad, das mit einer Lotlegierung gefüllt ist, wird auf Löttemperatur erw¨rmt. Diese Löttemperatur hängt von der verwendeten Lotlegierung ab. Die flüssige Legierung wird durch Kanäle in einen Wellenformer gepumpt. Es gibt verschiedene Arten von Wellenformern. Ein traditioneller Aufbau ist eine Chip-Welle in Kombination mit einer laminaren Hauptwelle. Die Chip-Welle pumpt das Lot in Richtung der Leiterplattenbewegung und ermöglicht das Löten der Rückseite von SMD-Bauteilen, die durch den Körper des Bauteils selbst vom Wellenkontakt in der laminaren Welle abgeschirmt sind (Schatteneffekt). Die laminare Hauptwelle fließt nach vorne, aber die verstellbare Rückplatte ist so positioniert, dass die Leiterplatte die Welle in einen Rückfluss drückt. Dadurch wird vermieden, dass die Leiterplatte durch die Reaktionsprodukte des Lötens gezogen wird. Ein Wellenformer, der immer beliebter wird, ist die Wörthmann-Welle, die die Funktion der Chip-Welle und der Hauptwelle in einer Welle vereint. Diese Welle ist empfindlicher für die richtige Einstellung und Brückenbildung. Da bleifreie Lotlegierungen hohe Arbeitstemperaturen benötigen und zur starken Oxidation neigen, werden viele Wellenlötprozesse unter Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Eine neue Markttendenz, die von einigen als die Zukunft des Lötens angesehen wird, ist die Verwendung einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt wie z.B. LMPA-Q. LMPA-Q benötigt weniger Temperatur und reduziert die Oxidation. Sie hat auch einige kostenbezogene Vorteile, wie z.B. einen geringeren Stromverbrauch, geringeren Verschleiß der Lötrahmen und keinen Bedarf an Stickstoff. Außerdem wird die thermische Belastung der elektronischen Bauteilen und der Leiterplattenmaterialien geringer.
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  Vorverzinnung

  Das Vorverzinnen ist eine Löttechnik, die für Drähte und Kabel und auch für die Anschlüsse einiger elektronischer und mechanischer Bauteilen verwendet wird. Beim Vorverzinnen wird eine Lotschicht auf die Oberfläche aufgetragen, die eine gute Lötbarkeit für die folgenden Lötprozesse gewährleistet. Die Lötbarkeit dieser Schicht bleibt auch während der Lagerung sehr gut erhalten. Die Vorverzinnung erfolgt in der Regel durch Eintauchen der zu lötenden Oberfläche in flüssiges Lot, bei dem es sich normalerweise um eine bleifreie Sn(Ag)Cu-Legierung handelt. Einige Systeme verwenden eine kleine Welle von flüssigem Lot oder eine Düse, die flüssiges Lot ausstößt, um die Vorverzinnung durchzuführen. Die Vorverzinnung kann manuell erfolgen, wird aber in den meisten Fällen in einem automatisierten Prozess durchgeführt. Vor dem Löten wird der Anschluss oder der Draht in ein Lötflussmittel getaucht. Um Flussmittelrückstände nach dem Löten zu vermeiden, ist die Eintauchtiefe in das Flussmittel normalerweise geringer oder genauso tief wie die Eintauchtiefe in das Lot. Je nach der Lötbarkeit der zu verzinnenen Oberflächen, können unterschiedliche Flussmittel verwendet werden. Für schwer zu lötende Oberflächen wie Ni, Zn, Messing, stark oxidiertes Cu,... werden normalerweise wasserlösliche Flussmittel verwendet. Sie bieten eine ausgezeichnete Lötbarkeit, können und müssen aber anschließend in einem wasserbasierten Waschverfahren gereinigt werden, da die Rückstände dieser Flussmittel Probleme verursachen können (wie z.B. Korrosion). Für Oberflächen mit normaler Lötbarkeit kann IF 2005C oder PacIFic 2009M verwendet werden. Die Temperatur der Lötlegierung ist in der Regel höher als beim Wellen- und Selektivlöten, da dies den Prozess beschleunigt und das Risiko einer Beschädigung der Komponenten sehr gering ist. Es ist auch möglich, dass der Tauchprozess die Beschichtung des zu verzinnenden Cu-Drahtes entfernen/abbrennen muss, was ebenfalls höhere Temperaturen erfordert. Generell liegen die Löttemperaturen zwischen 300-450°C. Bei diesen Temperaturen wird die Oberfläche des Lötbades ziemlich stark oxydiert. Die Verwendung von Anti-Oxydant-Tabletten kann diese Oxidation kompensieren. Einige Lötbäder entfernen die oberste Schicht des Lötbades mechanisch mit einem Rakel, bevor das Bauteil in das Lot getaucht wird. Die Eintauchzeiten hängen stark von der thermischen Masse des zu lötenden Bauteils ab und liegen in der Regel zwischen 0,5s und 3s.
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  Selektivlöten

  Selektivlöten ist eine Löttechnologie in der Elektronikfertigung, die typischerweise für Leiterplattendesigns mit hauptsächlich SMD-Bauteilen (Surface Mount Device) für das Reflowlöten und nur wenigen durchkontaktierten Bauteilen die den Reflowlötprozess nicht durchlaufen können, verwendet wird. Dabei handelt es sich in der Regel um thermisch schwere Bauteile wie z.B. große Transformer oder thermisch empfindliche Bauteile wie z.B. Folienkondensatoren, Displays, Steckverbinder mit empfindlichen Kunststoffgehäusen, Relais, usw.. Der Selektivlötprozess ermöglicht es, diese durchkontaktierten Bauteile zu löten, ohne die SMD-Bauteile auf der Unterseite der Leiterplatte zu beeinträchtigen oder schützen zu müssen. Der Selektivlötprozess ist sehr flexibel, da die Parameter für jede Lötstelle separat programmiert werden können. Die größte Einschränkung des Prozesses ist jedoch der Durchsatz oder die Produktionskapazität. Diese kann erheblich verbessert werden, wenn eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wird, die eine schnellere Lötgeschwindigkeit ermöglicht und die Produktionskapazität auf bis zu 100% (das Doppelte) erhöht. Der Prozess beginnt mit dem Auftragen eines flüssigen Flussmittels, das die zu lötenden Oberflächen desoxidiert. Dieses Flussmittel wird mit einem Microjet- oder Dropjet-Fluxer aufgetragen, der sehr kleine Tropfen jettet. Die richtige Kalibrierung und Programmierung dieses Fluxers ist entscheidend für gute Lötergebnisse. Ein häufiger Fehler ist, dass das Flussmittel außerhalb des Kontaktbereichs der Lötdüse aufgetragen wird. Dieses Flussmittel verbleibt dann als nicht verbrauchter Flussmittelrückstand. Bei einigen Flussmitteln und empfindlichen elektronischen Schaltungen kann dies zu erhöhten Fehlströmen und Ausfällen vom elektronischen Gerät im Feld führen. Es ist ratsam, Flussmittel zu verwenden, die speziell für das Selektivlöten entwickelt wurden und die absolut halogenfrei sind. Die IPC-Klassifizierung für Flussmittel erlaubt bis zu 500ppm Halogene für die niedrigste Aktivierungsklasse, aber auch diese 500ppm können kritisch sein. Daher ist absolut halogenfrei das Schlüsselwort. Der nächste Schritt im Prozess ist das Vorheizen. Bei diesem Prozessschritt werden die Lösungsmittel des Flussmittels verdampft und Wärme in der Baugruppe gebracht um eine gute Benetzung des Lots durch die Löcher zu unterstützen. Löten ist ein thermischer Prozess, und für die Bildung einer Lötstelle ist eine gewisse Menge an Wärme erforderlich. Diese Wärme wird sowohl von der Unterseite als auch von der Oberseite der zu lötenden Durchkontaktierte Bauteile benötigt. Diese Wärme kann durch das Vorheizen und durch die flüssige Lotlegierung angebracht werden. Einige einfache Maschinen haben keine Vorheizung, sie müssen die gesamte Wärme über die flüssige Lotlegierung zuführen und verwenden generell höhere Temperaturen zum Löten. Eine Vorheizung ist in der Regel ein kurzwelliges IR-Gerät (Infrarot), das die Wärme von der Unterseite der Leiterplatte anbringt. In den meisten Fällen können die Zeit und die Leistung der Vorheizung programmiert werden. Für thermisch schwere Leiterplatten und Anwendungen gibt es Vorheizungsmodulen von der Oberseite. In der Regel handelt es sich dabei um Heißluftgeräte (Konvektion), bei denen die Temperatur der Luft programmiert werden kann. Wenn Sie ein solches Gerät verwenden, ist es wichtig zu wissen, ob sich auf der Oberseite der Platine temperaturempfindliche Bauteilen befinden, die von dieser Vorheizung beeinträchtigt werden könnten. Es gibt mehrere Systeme zum Löten. Dasjenige, bei dem die Leiterplatte stillsteht und sich nur die Lötdüse bewegt, ist definitiv vorzuziehen, da jegliche G-Kräfte beim Erstarren des Lots vermieden werden sollten. Beim Löten wird eine flüssige Lotlegierung durch eine Lötdüse gepumpt, wobei es verschiedene Düsengrößen und -formen gibt, breite Düsen, kleine Düsen, lange Düsen und kurze Düsen. Je nach den zu lötenden Bauteilen wird die eine oder der anderen bevorzugt. Generell bieten breitere und kürzere Düsen eine bessere Wärmeübertragung und werden daher bevorzugt. Kleinere und längere Düsen können für Situationen mit eingeschränkter Zugänglichkeit verwendet werden. Benetzbare Düsen sind nicht benetzbaren Düsen vorzuziehen, da sie ein viel gleichmäßigeres Fließen des Lots und stabilere Lötergebnisse ermöglichen. Um ein stabiles Fließen des Lots zu erreichen, ist es ratsam, die Düse mit Stickstoff zu fluten. Der Stickstoff wird vorzugsweise vorgewärmt, da er sonst das Lot und die Leiterplatte abkühlt. Die Optimierung des Lötprogramms ist entscheidend für die Optimierung des Durchsatzes/der Kapazität der Selektivlötmaschine. Dabei geht es darum, die minimalen Zeiten und maximalen Geschwindigkeiten zu finden, die eine guten Durchstieg in den Durchkontaktierungen in Kombination mit keiner Brückenbildung ermöglichen.
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  Sprühfluxen

  Das Sprühfluxen ist eine Technologie, die in der Elektronikfertigung verwendet wird, um beim Wellenlötprozess Flussmittel auf die Leiterplatte aufzutragen. Das Flussmittel wird benötigt, um die zu verlötenden Oberflächen zu desoxydieren. Der Vorteil des Sprühfluxens ist, dass das Flussmittel im System wenig bis gar nicht mit der Luft in Berührung kommt und die Flussmittelqualität nicht überwacht werden muss. In den meisten Systemen wird das Flussmittel direkt aus dem Flussmittelbehälter oder aus einem Flussmitteltank durch eine Düse gepumpt, wo es mit Druckluft gemischt wird, um einen Sprühkegel/Sprühstrahl zu bilden. Die Sprühdüse bewegt sich von links nach rechts, während die Leiterplatte über sie transportiert wird. Ziel ist es, eine gleichmäßige Flussmittelschicht auf die Oberfläche (Unterseite) der Leiterplatte und in die Durchkontaktierungen aufzutragen. Die physikalische Konstruktion der Sprühdüse in Kombination mit einem bestimmten Luftdruck bestimmt den Sprühkegel und die Sprühbreite. Diese Sprühbreite bestimmt, wie schnell sich die Düse von links nach rechts bewegen muss, um bei einer bestimmten Transportgeschwindigkeit der Leiterplatte ein gleichmäßiges Sprühbild zu erhalten. Die Transportgeschwindigkeit der Leiterplatte wird in der Regel durch den gewünschten Durchsatz bestimmt, aber durch die thermische Masse der Leiterplatte begrenzt. Es ist immer ratsam, von beiden Seiten der Düsenbewegung zu sprühen, um Schatteneffekte durch tiefe Taschen von Leiterplattenträgern oder SMD-Bauteilen auf der Unterseite zu vermeiden. Der Luftdruck muss so eingestellt werden, dass der Sprühkegel genügend Kraft hat, um das Flussmittel in die Durchkontaktierungen zu bringen. Ein zu hoher Luftdruck kann jedoch dazu führen, dass das Flussmittel zwischen den Träger und die Leiterplatte gepresst wird, wo es vom Wellenkontakt abgeschirmt wird und als unverbrauchter Flussmittelrückstand auf der Leiterplatte verbleibt. Ein zu hoher Luftdruck kann auch Bauteile mit einem lockeren Pin-zu-Loch-Verhältnis versetzen und zu mehr Maschinenverschmutzung mit Flussmittel führen. Um die korrekte Einstellung für ein gleichmäßiges Sprühbild zu überprüfen, kann ein Karton anstelle der Leiterplatte verwendet werden, der vor dem Vorheizen aus der Maschine genommen wird und auf eine gleichmäßige Verfärbung überprüft wird. Systeme, bei denen die Flussmitteldüse von einem (Schritt-)Motor angetrieben wird, sind generell gleichmäßiger als Systeme, die einen Pneumatikzylinder verwenden, und bieten eine bessere Chance auf ein gleichmäßiges Sprühbild. Um die richtigen Einstellungen für eine gute Benetzung von der Durchkontaktierungen durch das Flussmittel zu finden, kann ein Papier oben auf die unbestückte Leiterplatte gelegt werden. Es wird vor dem Vorheizen aus der Maschine genommen und an jeder Stelle, an der sich eine Durchkontaktierung befindet, auf Verfärbungen überprüft. Mit dieser Methode lässt sich jedoch kein zu enges Pin-zu-Loch-Verhältnis testen, da die Bauteile nicht bestückt sind, aber in vielen Fällen kann diese Methode ein guter Hinweis auf eine korrekte Einstellung sein. Die richtige Flussmittelmenge ist die Menge an Flussmittel, die zu guten Lötergebnissen führt und die die geringste Rückstandsbildung zur Folge hat. Diese Menge kann von einer Leiterplatte zur anderen erheblich variieren. Am besten findet man diese optimale Flussmittelmenge durch Ausprobieren (trial and error). Eine ziemlich hohe Flussmittelmenge, bei der die Leiterplatte zwar optisch nass ist, aber kein Flussmittel von der Leiterplatte tropft, kann als Ausgangspunkt dienen. Dann kann die Flussmittelmenge schrittweise reduziert werden, bis Lötfehler wie Brückenbildung, 'Icycles'(Lötnadeln ), 'Webbing' (Lot auf der Lötstoppmaske), usw... auftreten. Dann kehrt man zu der vorherigen Einstellung zurück, bei der diese Lötfehler nicht auftraten. Die Einstellungen für diese optimale Flussmittelmenge können dann auf eine Testplatine angewendet werden, die vor und nach dem Fluxen gewogen wird. Es ist ratsam, dies mehrere Male zu tun und einen Durchschnittswert zu berechnen. Dieser Wert kann dann verwendet werden, um eine regelmäßige Prozessstabilitätsprüfung mit dieser Testleiterplatte durchzuführen. Flussmitteldüsen aus rostfreiem Stahl sind plattierten Düsen vorzuziehen, da sie eine höhere Kompatibilität mit wasserbasierten Flussmitteln aufweisen. Flussmittel auf Wasserbasis reagieren generell empfindlicher auf die richtigen Einstellungen des Sprühfluxers als Flussmittel auf Alkoholbasis. Es ist ratsam, ein Flussmittel aus der 'OR L0'-Klassifizierung zu verwenden, das zudem absolut halogenfrei ist. Diese Flussmittel führen zu der geringsten Rückstandsbildung auf der Leiterplatte und bieten die höchste Zuverlässigkeit der auf der Leiterplatte verbleibenden Rückstände. Darüber hinaus besteht bei diesen Flussmitteln das geringste Risiko von ICT (In Circuit Test) Kontaktproblemen, von Verstopfungen der Flussmitteldüsen und die Rückstände lassen sich am einfachsten von der Maschine und den Trägern reinigen.
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  Jet-Fluxen

  Jet-Fluxen oder Microjet-Fluxen oder Drop-Jet-Fluxien ist eine Technologie, die in der Elektronikfertigung verwendet wird, um selektiv Flussmittel auf die zu lötenden Oberflächen im Selektivlötprozess und manchmal auch im Wellenlötprozess aufzubringen. Das Flussmittel wird benötigt, um diese Oberflächen zu desoxydieren. Eine Düse schießt winzige Tropfen des Flussmittels aus einem unter Druck stehenden Flussmitteltank auf die Unterseite einer Leiterplatte. Die Düse kann in einer X/Y-Ebene positioniert werden (Punktuelles Fluxen) oder sich entlang einer Bahn in der X/Y-Ebene bewegen (Linienfluxen). Normalerweise steht die Leiterplatte während des Flussmittelauftrags still, aber einige eigenständige Systeme wie ICSF Select können das Flussmittel auftragen, während sich die Leiterplatte bewegt, was bei einem Wellenlötprozess mit hohem Volumen wichtig sein kann. Die Menge des Flussmittels kann programmiert werden und wird je nach System in Tropfen/s, Hz,... angegeben. Für das Punktfluxen kann die Zeit programmiert werden und für das Linienfluxen die Geschwindigkeit. Das Ziel des Jet-Fluxers ist es, Flussmittel auf die zu lötenden Oberflächen aufzutragen, d.h. auf die Oberfläche des Bauteilanschlüsses und auf die Oberfläche der Durchkontaktierung der Leiterplatte. Je nach Größe des Bauteils und dem Verhältnis vom Pin zu Loch gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Fluxer so zu programmieren, dass das Flussmittel auf den zu lötenden Flächen landet. Dies erfordert etwas Erfahrung. Es ist auch empfehlenswert, dass während des Lötvorgangs kein Flussmittel außerhalb des Kontaktbereichs mit der Lötdüse aufgetragen wird. Dieses Flussmittel erfährt keine Lötwärme und verbleibt als nicht verbrauchter Flussmittelrückstand auf der Platine. Je nach verwendetem Flussmittel und der Empfindlichkeit des elektronischen Geräts können diese Rückstände kritisch für die Zuverlässigkeit des elektronischen Geräts sein. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, ein Flussmittel der 'L0'-Klassifizierung zu verwenden, das zudem absolut halogenfrei ist. Flussmittel, die speziell für das Selektivlöten entwickelt wurden, wie z.B. SelectIF 2040 und IF 2005C, bieten die beste Möglichkeit, das Flussmittel nur auf die zu lötenden Oberflächen aufzutragen und gleichzeitig das beste Lötergebnis zu erzielen. Außerdem ist es wichtig, dass die Positionierung des Jet-Fluxers regelmäßig kalibriert wird, um sicherzustellen, dass sich die Düse genau dort befindet, wo sie programmiert wurde. Wenn Sie Zweifel daran haben, dass der Jet-Fluxer das Flussmittel dort aufträgt, wo es programmiert ist, kann als Kontrolle eine Leiterplatte gefluxt werden ohne den nachherigen Vorheiz- und Lötvorgang. Wenn die Leiterplatte aus die Maschine kommt, kann sie von der Unterseite kontrolliert werden, um den korrekten Flussmittelauftrag zu überprüfen. Ein Problem, das manchmal auftritt, ist die Verstopfung der Düse durch eingetrocknete Flussmittelrückstände. Bei einigen Systemen wird überprüft, ob das Flussmittel aus der Düse kommt, bei anderen nicht. In diesem Fall ist es ratsam, Flussmittel der 'OR'-Klassifizierung zu verwenden, d.h. sie enthalten weder Kolophonium noch Harz, die klebrige Substanzen sind, die diese Düsenverstopfung verursachen können. Auch eine regelmäßige Reinigung der Düse ist ratsam. Wenn ein Flussmittelfilter im System vorhanden ist, überprüfen Sie diesen Filter regelmäßig auf Verstopfung. Erhöhen Sie nicht den Druck im Flussmitteltank, um ein Problem mit einer verstopften Düse zu lösen.

Die wichtigsten Vorteile

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  Wasserbasiert

  Wasserbasierte Lötflussmittel sind flüssige Flussmittel, deren Hauptlösungsmittel Wasser (H2O) ist. Flussmittel auf Wasserbasis haben zahlreiche Vorteile gegenüber Flussmitteln auf Alkoholbasis, wie z.B. geringerer Verbrauch, keine VOC-Emissionen (flüchtige organische Verbindungen), keine Brandgefahr, keine Notwendigkeit für speziellen Transport und Lagerung, geringere Geruchsbelästigung im Produktionsbereich, usw... Viele Elektronikhersteller scheinen jedoch das größere Prozessfenster von Flussmitteln auf Alkoholbasis den Vorteilen von Flussmitteln auf Wasserbasis vorzuziehen. Flussmittel auf Alkoholbasis sind im Allgemeinen weniger empfindlich gegenüber den richtigen Einstellungen des Sprühfluxers, um einen guten Flussmittelauftrag auf der Oberfläche und in den Durchkontaktierungen zu bekommen. Außerdem lassen sie sich beim Vorheizen leichter verdampfen und bergen ein geringeres Risiko, dass verbleibende Lösungsmitteltropfen Lötperlen, Lötzinnspritzer oder Brückenbildung beim Wellenkontakt verursachen. Einige Länder haben jedoch bereits Gesetze erlassen, die den VOC-Ausstoß von Fabrikschornsteinen begrenzen oder Steuern auf VOC-Emissionen erheben. Dies scheint ein zusätzlicher Anreiz zu sein, auf wasserbasierte Flussmittel umzusteigen. Eine aktuelle Entwicklung zwingt viele Hersteller dazu, sich mit wasserbasierten Flussmitteln zu befassen. Die COVID-Pandemie Anfang 2020 hat die Nachfrage nach Desinfektionsmitteln auf Alkoholbasis plötzlich so stark erhöht, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt so gut wie keine Alkohole mehr auf dem Markt verfügbar waren. Es besteht eine gute Chance, dass dies die Akzeptanz von Flussmitteln auf Wasserbasis auf dem Markt erhöht. Auch das weltweite Umweltbewusstsein hat sich in letzter Zeit erheblich verbessert, was viele Unternehmen zu einer ökologischeren und nachhaltigeren Politik veranlasst. Dies wird sich ebenfalls in einer besseren Akzeptanz von Flussmitteln auf Wasserbasis auf dem Markt niederschlagen.
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  Geringer Rückstand

  Rückstände nach dem Löten sind dem Lötprozess inhärent. Einige Lötprodukte hinterlassen mehr Rückstände als andere. Im Allgemeinen werden rückstandsarme Lötprodukte bevorzugt. Rückstände sind in der Regel aus mehreren möglichen Gründen unerwünscht. Einer davon ist aus ästhetischer Grund. Wenn der Endkunde seine Platinen erhält, möchte er natürlich, dass sie so sauber wie möglich sind. Weiterhin können Rückstände bei elektrischen Pin-Tests wie ICT (In Circuit Testing) oder Flying Probe stören. Sie können Kontaktprobleme und falsche Messwerte verursachen, die den Produktionsfluss behindern können. Rückstände können sich auch auf den Teststiften ablagern und müssen dort entfernt werden. Diese Teststifte sind sehr empfindlich und das Risiko, sie bei der Reinigung zu beschädigen, ist groß. Rückstände aus dem Lötprozess können auch die Hochfrequenzsignale empfindlicher elektronischer Anwendungen stören. Rückstände, die durch Kolophonium und Harz entstehen, sind in der Regel schlecht mit Schutzlacken kompatibel. Außerdem sind sie dafür bekannt, dass sie Kontaktprobleme verursachen, wenn sie auf Steckerkontakten, (Kohlenstoff-)Kontakten von Fernbedienungen, Kontaktflächen von Schaltern, Relais, Kontaktoren,... landen und Feldausfälle verursachen. Wenn ein Lötmittel als 'No-clean' eingestuft wird, ist das ein Hinweis darauf, dass die Rückstände dieses Lötmittels auf dem elektronischen Gerät verbleiben können. Dies basiert auf dem Bestehen von Zuverlässigkeitstests wie Oberflächenisolationswiderstandstests (SIR) und Elektro(chemische)migrationstests. Es gibt weltweit viele Normen, die solche Tests vorschreiben. Der am meisten akzeptierte Standard ist der IPC-Standard. Bei diesen Zuverlässigkeitstests wird eine Testplatine mit einer Kammstruktur unter Einhaltung bestimmter Parameter mit dem Lötprodukt verlötet. Die Testplatine wird über einen bestimmten Zeitraum hoher Luftfeuchtigkeit und erhöhten Temperaturen ausgesetzt, wobei der Oberflächenisolationswiderstand überwacht wird. Dieser Oberflächenisolationswiderstand darf nicht unter einen bestimmten Wert fallen. Die Leiterplatten werden außerdem mit einem Mikroskop visuell auf Anomalien wie z.B. Elektro(chemische)migration untersucht.
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  Hohe Kompatibilität mit Schutzlack

  Ein Schutzlack ist eine Schutzschicht, die häufig auf elektronischen Geräten verwendet wird, die extremen Umgebungen ausgesetzt sind. In den meisten Fällen wird den Schutzlack ohne vorherige Reinigung auf das elektronische Gerät aufgebracht. Einige Rückstände des Lötprozesses und der Lötmittel können sich negativ auf die langfristige Haftung der Schutzschicht auf dem elektronischen Gerät auswirken. Dies führt in der Regel zu kleinen Rissen, in die atmosphärische Feuchtigkeit eindringen und kondensieren kann, was möglicherweise zu erhöhten Fehlströmen oder Elektro(chemische)migration führt. Einige Lötmittel weisen jedoch eine hohe Kompatibilität mit schutzlacken auf. Lötmittel, die wenig Rückstände hinterlassen und als 'OR' klassifiziert sind, haben in der Regel eine hohe Kompatibilität mit Schutzlacken.
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  VOC-frei

  VOC steht für Volatile Organic Compound (flüchtige organische Verbindungen). Generell gelten VOCs als nicht umweltfreundlich. In einigen Ländern oder Regionen ist die Emission von VOCs gesetzlich beschränkt. Alkohole sind VOCs. In manchen Fällen kann die Verwendung von alkoholbasierten Flussmitteln beim Wellenlötprozess in der Elektronikfertigung zu Problemen mit den VOC-Emissionsbeschränkungen führen. Eine einfache Lösung in einem solchen Fall ist die Verwendung eines VOC-freien Lötflussmittels. Im Allgemeinen ist dies ein Flussmittel auf Wasserbasis. Neben der Eliminierung von VOC-Emissionen haben Flussmittel auf Wasserbasis weitere Vorteile gegenüber Flussmitteln auf Alkoholbasis, wie z.B. geringerer Verbrauch, keine Brandgefahr, keine Notwendigkeit für speziellen Transport und Lagerung, geringere Geruchsbelästigung im Produktionsbereich,... Allerdings sind Flussmittel auf Wasserbasis generell empfindlicher gegenüber den richtigen Einstellungen des Sprühfluxers, um einen guten Flussmittelauftrag auf der Oberfläche und in den Durchkontaktiereungen zu erreichen. In manchen Fällen müssen sie auch etwas stärker vorgeheizt werden, damit das Wasser verdunstet.
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  Absolut halogenfrei

  Absolut halogenfreie Lötchemie enthält weder absichtlich hinzugefügte Halogene noch Halogenide. Die IPC-Klassifizierung erlaubt bis zu 500 ppm Halogene für die niedrigste 'L0'-Klassifizierung. Flussmittel, Lotpasten und Lötdrähte aus dieser Klasse werden oft als 'halogenfrei' bezeichnet. Absolut halogenfreie Lötchemie geht noch einen Schritt weiter und enthält diese 'erlaubte' Menge an Halogenen nicht. Insbesondere in Kombination mit bleifreien Lotlegierungen und bei empfindlichen elektronischen Anwendungen gibt es Berichte dass diese geringen Mengen an Halogenen zu Zuverlässigkeitsproblemen wie z.B. zu hohen Leckströmen geführt haben. Halogene sind Elemente aus dem Periodensystem wie Cl, Br, F und I. Sie haben die physikalische Eigenschaft, dass sie gerne reagieren. Das ist aus Sicht der Lötchemie sehr interessant, denn sie soll Oxide von den zu lötenden Oberflächen entfernen. Und in der Tat erfüllen Halogene diese Aufgabe sehr gut. Selbst schwer zu reinigende Oberflächen wie Messing, Zn, Ni,... oder stark oxidierte Oberflächen oder degradiertes I-Sn und OSP (Organische Schutzschicht) können mit Hilfe von halogenhaltigen Flussmitteln gelötet werden. Halogene bieten ein großes Prozessfenster für die Lötbarkeit. Das Problem ist jedoch, dass die Rückstände und Reaktionsprodukte von halogenhaltigen Flussmitteln für elektronische Schaltungen problematisch sein können. Sie haben in der Regel eine hohe Hygroskopizität und eine hohe Wasserlöslichkeit und bergen ein erhöhtes Risiko für Elektromigration und hohe Leckströme. Dies bedeutet ein hohes Risiko für Fehlfunktionen der elektronischen Schaltungen. Speziell bei bleifreien Lötlegierungen häufen sich die Berichte, dass selbst kleinste Mengen an Halogenen für empfindliche elektronische Anwendungen problematisch sein können. Bei empfindlichen elektronischen Anwendungen handelt es sich in der Regel um hochohmige Schaltungen, Messschaltungen, Hochfrequenzschaltungen, Sensoren,... Deshalb geht die Tendenz dahin, in der Elektronikfertigung von Halogenen in der Lötchemie wegzukommen. Wenn die Lötbarkeit der zu lötenden Oberflächen von Bauteilen und Leiterplatte normal ist, besteht im Allgemeinen keine Notwendigkeit für diese Halogene. Intelligent konzipierte, absolut halogenfreie Lötprodukte bieten ein ausreichend großes Prozessfenster, um die Oberflächen zu reinigen und ein gutes Lötergebnis zu erzielen, und dies in Kombination mit hoch zuverlässigen Rückständen.
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  Absolut kolophoniumfrei

  Kolophonium, auch 'Rosin' genannt, ist eine aus Bäumen gewonnene Substanz, die üblicherweise in Lötflussmitteln verwendet wird. Es kann sowohl in flüssigen Flussmitteln als auch in Gel-Flussmitteln verwendet werden. Kolophoniumhaltige Flussmittel sind in der IPC-Klassifizierung an der Bezeichnung 'RO' zu erkennen. Kolophonium bietet im Allgemeinen ein gutes Prozessfenster in Bezug auf Zeit und Temperatur, hat jedoch eine Reihe von Nachteilen, die von der Anwendung abhängen, für die das kolophoniumhaltige Flussmittel verwendet wird. Bei flüssigen Flussmitteln für das Wellen- und Selektivlöten besteht durch das Kolophonium ein erhöhtes Risiko, dass die Düse von Sprüh- und Jet-Fluxsystemen verstopft, was zu einem höheren Wartungsaufwand und einem höheren Risiko schlechter Lötergebnisse führt. Die Rückstände eines kolophoniumhaltigen Flussmittels in der Lötmaschine und auf den Werkzeugen und Trägern lassen sich nur schwer entfernen, so dass in der Regel ein lösungsmittelhaltiger Reiniger erforderlich ist. Wenn das kolophoniumhaltige Flussmittel versehentlich auf die Kontakte eines Steckverbinders oder auf Kontaktkammstrukturen wie bei einer Fernbedienung oder in elektromechanischen Kontaktoren/Relais/Schaltern gelangt, führt dies bekanntermaßen zu Kontaktproblemen und Fehlfunktionen der elektronischen Baugruppe im Feld. Darüber hinaus können die Rückstände des Flussmittels, die auf der Platine verbleiben, zu Kontaktproblemen bei elektrischen Tests ( ICT= In Circuit Testing) führen, was zu Verzögerungen in der Produktion aufgrund von falschen Messfehlern führen kann. Dies erfordert in der Regel eine Reinigung der Leiterplatte und/oder der Teststifte. Diese teuren Teststifte sind fragil und empfindlich und können durch die Reinigung beschädigt werden. Außerdem ist bekannt, dass die Rückstände eines Kolophonium-Flussmittels auf Dauer nicht mit Schutzlacken kompatibel sind. Die Kolophoniumrückstände bilden eine Trennschicht zwischen der Leiterplatte und dem Schutzlack, die mit der Zeit zu einer Ablösung des Schutzlackes und auch zu Rissen führen kann, insbesondere wenn die Elektronische Baugruppe vielen Temperaturzyklen (Aufwärmen und Abkühlen) ausgesetzt ist. Aus diesen Gründen werden für das Wellen- und Selektivlöten in der Regel Flussmittel ohne Kolophonium und mehr spezifisch Flussmittel der 'OR'-Klasse verwendet. Kolophonium kann auch in Lötdrähten verwendet werden. Obwohl das Kolophonium ein gutes Prozessfenster in Bezug auf Zeit und Temperatur bietet, ist es sehr empfindlich gegenüber Verfärbungen, wenn es erhitzt wird. Die Verfärbung hängt von der Art des Kolophoniums und der Temperatur ab, die es gesehen hat. Da die Lötspitzentemperaturen in der Regel recht hoch sind, führt das Kolophonium im Lötdraht zu einer ziemlich starken visuellen Rückstandsbildung um die Lötstellen. Dadurch unterscheiden sie sich von den anderen Lötstellen, vom Reflow-, Wellen- und Selektivlöten. Wenn dies nicht erwünscht ist, muss ein Reinigungsvorgang durchgeführt werden. Außerdem gelten die Dämpfe eines kolophoniumhaltigen Lötdrahtes als gefährlich. Eine Rauchgasabsaugung ist obligatorisch, aber sowieso immer ratsam für jeden Handlötvorgang. Kolophoniumhaltige Drähte werden immer noch häufig verwendet, aber kolophoniumfreie Lötdrähte und insbesondere Lötdrähte der 'RE'-Klassifizierung gewinnen zunehmend an Bedeutung. Kolophonium wird auch in Lotpasten verwendet. Es bietet nicht nur ein gutes Prozessfenster in Bezug auf Zeit und Temperatur, sondern sorgt auch für eine gute Stabilität der Lotpaste auf der Schablone. Dies ermöglicht einen stabilen Druckprozess und damit stabile Lötergebnisse und Fehlerquoten. Die Verfärbung des Kolophoniums beim Reflowlöten ist nicht so ausgeprägt wie bei einem Lötdraht, da die Temperaturen beim Reflowlöten niedriger sind als beim Handlöten. Dennoch haben die Kolophoniumrückstände schlechte Kompatibilität mit Schutzlack und können mit der Zeit nach thermischen Zyklen Risse oder Ablösungen des Schutzlackes zeigen. Obwohl die meisten Hersteller den Schutzlack über den Lotpastenrückständen auftragen, ist es für optimale Ergebnisse ratsam, die Lotpastenrückstände zu entfernen. Angesichts der oben beschriebenen Vorteile von Kolophonium enthalten die meisten Lotpasten Kolophonium.
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  Sowohl für SnPb als auch für bleifreie Prozesse

  Im Jahr 2006 schränkte der Gesetzgeber die Verwendung von Blei (Pb) in der Elektronikfertigung ein. Es wurden jedoch viele Ausnahmen formuliert, vor allem aufgrund der fehlenden Langzeiterfahrungen mit den bleifreien Legierungen. Dies führte dazu, dass viele Elektronikfertigungsbetriebe sowohl bleifreie als auch bleihaltige Legierungen in ihren Lötprozessen verwendeten. Beim Wellen- und Selektivlöten wünschten viele Elektronikhersteller die Verwendung der gleichen Flussmittelchemie für beide Lotlegierungen. Das lag daran, dass sie mit der Chemie in Bezug auf die Zuverlässigkeit vertraut waren. Außerdem kann die Einführung neuer Materialien in der Fertigung eine Menge Papierarbeit, zusätzliche Lagerkapazitäten, usw... erfordern. Obwohl die bleifreien Legierungen höhere Betriebstemperaturen erfordern als die bleihaltigen Legierungen, kann durch eine Erhöhung der aufgetragenen Flussmittelmenge in vielen Fällen die gleiche Flussmittelchemie für beide Legierungen verwendet werden. In einigen Fällen, in der Regel beim Löten von elektronischen Geräten mit hoher thermischer Masse, ist es jedoch nicht möglich, das gleiche Flussmittel für beide Lotlegierungen einzusetzen. In diesen Fällen wird in der Regel ein Flussmittel mit einem höheren Feststoffgehalt benötigt. Viele Lötdrähte und Lotpasten sind mit demselben Flussmittel für bleifreie und bleihaltigen Legierungen erhältlich.
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  No-clean - keine Nachreinigung erforderlich

  Wenn ein Lötmittel mit No-clean gekennzeichnet ist, bedeutet dies, dass das Lötprodukt Zuverlässigkeitstests wie einen Oberflächenwiderstandstest (SIR-Test) oder einen elektro(chemischen)migrationstest bestanden hat. Diese Tests dienen dazu, die hygroskopischen Eigenschaften der Rückstände des Lötmittels unter erhöhter Temperatur und hoher relativer Feuchtigkeit zu testen. No-clean ist ein Hinweis darauf, dass die Rückstände nach dem Lötprozess auf dem elektronischen Gerät verbleiben können, ohne gereinigt zu werden. Dies gilt für die weitaus meisten elektronischen Anwendungen. Bei sehr empfindlichen elektronischen Anwendungen, d.h. bei elektronischen Schaltkreisen mit hohem Widerstand, Hochfrequenzschaltkreisen usw., ist es möglich, dass eine Reinigung des elektronischen Geräts erforderlich ist. Es liegt immer in der Verantwortung des Elektronikherstellers, zu beurteilen, ob eine Reinigung notwendig ist oder nicht.
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  RoHS-konform

  RoHS steht für Restriction of Hazard Substances (Beschränkung gefährlicher Stoffe). Es handelt sich um eine europäische Richtlinie: Richtlinie 2002/95/EG. Sie schränkt die Verwendung einiger Stoffe, die als besonders besorgniserregende Stoffe (SHVC = Substances of Very High Concern) gelten, in elektrischen und Elektronikgeräten für das Gebiet der Europäischen Union ein. Eine Liste dieser Stoffe finden Sie unten: Bitte beachten Sie, dass sich diese Informationen jederzeit ändern können. Informieren Sie sich immer auf der Website der Europäischen Union über die neuesten Informationen: https://ec.europa.eu/environment/topics/waste-and-recycling/rohs-directive_nl https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32011L0065 1. Cadmium und Cadmiumverbindungen 2. Blei und Bleiverbindungen 3. Quecksilber und Quecksilberverbindungen (Hg) 4. Sechswertige Chromverbindungen (Cr) 5. Polychlorierte Biphenyle (PCB) 6. Polychlorierte Naphthaline (PCN) 7. Chlorierte Paraffine (CP) 8. Andere chlorierte organische Verbindungen 9. Polybromierte Biphenyle (PBB) 10. Polybromierte Diphenylether (PBDE) 11. Andere bromierte organische Verbindungen 12. Organische Zinnverbindungen (Tributylzinnverbindungen, Triphenylzinnverbindungen) 13. Asbest 14. Azo-Verbindungen 15. Formaldehyd 16. Polyvinylchlorid (PVC) und PVC-Mischungen 17. Dekabromierte Diphenylester (ab 1/7/08) 18. PFOS : EU-Richtlinie 76/769/EWG (nicht zulässig in einer Konzentration von 0,0005 Massenprozent oder mehr) 19. Bis(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP) 20. Butylbenzylphthalat (BBP) 21. Dibutylphthalat (DBP) 22. Diisobutylphthalat 23. Deca bromierter Diphenylester (in elektrischen und elektronischen Geräten) Andere Länder außerhalb der Europäischen Union haben ihre eigene RoHS-Gesetzgebung eingeführt, die der europäischen RoHS größtenteils sehr ähnlich ist.

Physikalische & chemische Eigenschaften

Konformität

OR L0 gemäß EN- und IPC-Normen

Feststoffgehalt

3,7% ±0,15

Halogengehalt

0,00%

Dokumente

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  TD PacIFic 2009M (PDF)

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