Das kommt auf viele verschiedene Parameter an:
Verarbeitete Bauteile (SMD/THT?), Anzahl der Baugruppen und Lötstellen, Taktzeiten, Leiterplattendesign und Anzahl der Profilwechsel und schlussendlich auch das Budget. Diese Parameter werden in einer Evaluierung geprüft, die im EUTECT-Technikum stattfindet. Dort können alle Wellen- und Düsen-Lötverfahren sowie das Laser-, Thermoden-, Induktions-, Kolbenlöt- und Laser Knife-Verfahren angewendet werden. Abgestimmt auf die vom Kunden vorgegeben Spezifikationen und wirtschaftlichen Vorgaben erarbeiten wir Lösungen, die in weiteren Schritten mit allen notwendigen Vor- und Nachbearbeitungsprozessen vervollständigt werden. Angefangen von der Maschinenzelle, über die Kinematik, das Fluxen bis hin zur Qualitätskontrolle entstehen so hocheffiziente Anlagen. Dabei werden die für die Aufgabenstellung prozesstechnisch und wirtschaftlich optimalen Module ausgewählt und zu bewährten Stand-Alone-, Rundtakt- oder Inline-Fertigungskonzepten kombiniert.
Haben Sie zu wenig Flussmittel auf der Lötstelle aber zu viel auf der Baugruppe?
Kontrolle ist alles auch beim Fluxen.
Oftmals liegt der Teufel im Detail, wenn es um das präzise Fluxen geht. Wenn Sie den Flussmittelauftrag einstellen, der das Flussmittel auf die Leiterplatte aufträgt, so können Sie das Ergebnis recht genau kontrollieren, auch wenn das Flussmittel sehr schnell appliziert wird. Neue Smartphones sind in der Lage, in Kombination mit einer Taschenlampe, Videos mit 60fps (Frames per second – in Deutsch: Bilder pro Sekunde) aufzunehmen. Wenn mit einer Taschenlampe auf den Strahl geleuchtet wird, erkennt man diesen recht deutlich und sieht auch, wo er auftrifft.
Um die Baugruppe nicht zu verschmutzen, kann auch ein Thermopapier oder Butterbrotpapier dazwischen gehalten werden. Dieses Papier zeigt deutlich die Richtung der Flussmittelstrahls auf. Eine kleine Glasscheibe kann ebenfalls genutzt werden.
Im Anschluss können die Positionen optimiert und sollten die Leistungsparameter des Dispensers angepasst werden. Dieses erfolgt über die Software der Maschinen. Dabei ist das Verhältnis aus Geschwindigkeit, Zeit und Leistung des Dispensers wichtig. Der einfachste Weg zur Flux-Kontrolle ist das automatische Modul zur Fluxstrahlkontrolle, dass unter bestimmten Umständen auch in den Eutect-Anlagen nachgerüstet werden kann.
Wie lassen sich Lunker beim Verlöten von THT-Bauteilen vermeiden?
Es gibt verschiedene Gründe, warum Lunker beim Verlöten von THT-Bauteilen entstehen.
Ein Grund kann sein, dass der Lötpin incl. Lötpin-Gehäuse-Umgebung die Bohrung, in der er steckt, von oben dicht abschließt und somit verhindert, dass die Luft aus der Lötstelle nach oben entweichen kann. In dem Fall kann es sein, dass der Lochdurchmesser für den Pin zu eng ausgelegt ist und dass dieser bei einem Design-Review angepasst werden muss.
Ein weiterer Grund kann ein Dampfpolster sein, dass durch das Flussmittel entsteht. Dieses Polster erzeugt einen erhöhten Dampfdruck, der sich über die Lötstelle entlüftet. Dadurch entstehen Hohlräume und kraterförmige Fehlstellen in der umlaufenden Lot-Meniskus-Ausprägung.
Ein Dampfdruck kann aber auch in der Leiterplatte entstehen, wenn die Feuchtigkeit in der Leiterplatte sich über den Lötprozess zu einem Dampfpolster ausprägt und sich über die Lötstelle explosionsartig in Form eines Lunkers kraterförmig entspannt. Daher sollten Leiterplatten nach der Herstellung ungefähr 1 bis 2 Stunden bei 80 bis 100°C trocknen.
Eine weitere Ursache von Fadenlunkern sind die unterschiedlichen thermischen Massen der beteiligten Bauteile im Bereich der Lot-Erstarrungszonen während der Abkühlung. In Abhängigkeit von Größe der Fehlstelle, dem Volumen der Lötverbindung und dem Ort des Auftretens resultieren daraus unterschiedliche Einflüsse auf die Lebensdauer.
Grundsätzlich lässt sich aber festhalten, dass ein paar Maßnahmen immer im Auge behalten werden sollten:
- Die Bauteile sowie die Leiterplatten-Umgebung sollten gereinigt sein.
- Vor dem Fertigungsprozess muss daher die Sauberkeit der Leiterplatte sowie der Bauteile geprüft werden.
- Gleiches gilt für die Benetzbarkeit.
- Des Weiteren sollte auf eine generelle Sauberkeit geachtet werden, beispielsweise durch das Tragen von Handschuhen bei der Handhabung von Leiterplatten und Bauteilen.
Haben Sie Kugelbildungen beim Laserlöten am Draht oder der Lötstelle?
Für einen sauberen, reproduzierbaren Laserlötprozess ist ein einwandfreien Lotbild unabdingbar. Lotkugeln während des Lötprozesses sind dabei unbedingt zu vermeiden, denn sie können zum einen Kurzschlüsse auf der Baugruppe oder nicht reproduzierbarer Lötmengeneintrag verursachen. Gerade bei engen Packungsdichten ist darauf zu achten, dass der Lötprozess so präzise wie möglich erfolgt. Treten trotzdem Lotkugeln auf, müssen diese verhindert werden. Beachten Sie dazu die folgenden Punkte:
Haben Sie den richtigen Winkel zwischen Lotdraht und Lasereinfallwinkel gewählt?
Wenn nicht, justieren Sie den Winkel nach.
Können unerwünschte Reflektionen durch Produkt- oder Laserkopfpositionierung entstehen?
Wenn dem so ist, sollte der komplette Aufbau des Lotprozesses überdacht werden. Kann der Aufbau nicht angepasst werden, so sollte überlegt werden, ob Reflektionen durch Abdeckungen oder Masken verhindert werden können
Stimmen Ihre Positionierung sowie Förderlängen des Drahtes? Nutzen Sie die richtigen Drahtgeschwindigkeiten bei der Zuführung, während des Prozesses und beim Drahtrückzug?
Wenn nein passen Sie die Geschwindigkeit an, denn so vermeiden Sie, dass Kugelbildungen entstehen. Besonders wichtig hierbei ist der Drahtrückzug, der einen reproduzierbaren Prozess garantiert. Lesen hierzu mehr über den SWF von EUTECT.
Ist das Vorwärmen von Baugruppen unnötiger Stress für Bauteile?
Jeder Vorwärmprozess muss in ganzheitlicher Abstimmung mit den angrenzenden Bauteilen, Lötoberflächen, Wärmesenken, Lotdurchstieg und Qualitätsanforderungen an den Prozessverlauf physikalisch-chemisch geprüft werden, da jeder Wärmeprozess für die zu verarbeitende Baugruppe einen zusätzlichen Alterungsprozess auslösen kann. Daher ist es wichtig, diesem Prozess eine genauso hohe Beachtung zu schenken, wie dem eigentlichen Lötprozess. Aufgrund dessen ist das Vorwärmen in unseren Evaluierungen bei Kundenprojekten immer integriert.
Je nach Dauer und Höhe der Vorwärmung entstehen in der Baugruppe dreidimensionale mechanische Spannungszustände, Oxidationsoberflächen und damit mögliche Vorschädigungen der Prozessumgebung. Grundsätzlich hat die Vorwärmung die Aufgabe die zu lötende Umgebung auf den eigentlichen Lötprozess und damit auch den Temperatursprung von Raumtemperatur auf 120 °C und auf die Lötprozesstemperatur von z.B. typischen 300 °C vorzubereiten. Zur Schonung der Baugruppen ist auf den typischen Vorwärmtemperaturgradienten von ca. 3 °C /sec zu achten.
Beeinträchtigt zu hohe Vorwärmtemperatur das Flussmittel?
Auch sollte die Spitzen der Vorwärmtemperatur die Flussmittelcharakteristik nicht zerstören. Denn erst das ausgewogene Zusammenspiel von Prozess-Know-How, Flussmittel-Vorwärmung-Löt-Prozessierung mit der Baugruppen-Wärmecharakteristik reduziert oder verhindert unnötige Stressfaktoren an der Gesamtbaugruppe.
Wie wirkt sich eine zu lange Vorwärmzeit aus?
Eine zu lange vor Heizzeit reduziert die Reaktion der Feststoffe im Flussmittel und mindert damit die Gesamtwirkung des Flux-Prozesses. Erhöhter Stress durch Vorwärmung kann aber auch über thermische Vorprozesse, wie dem Reflowlöten, erfolgen.
Sollten Sie weitere Fragen zum Vorwärmen Ihrer Baugruppe haben, sprechen Sie uns an, wir helfen Ihnen Ihren Lötprozess zu optimieren.
Erzeugt Ihr Lötprozess Verbrennungen auf der Baugruppe?
In Bezug auf Verbrennungen beim Laserlöten sind viele Faktoren und Einflüsse zu beachten, von der Positionierung, der Auswahl des richtigen Fokusdurchmessers, des optimalen Lotdrahtes, der Prozessoberflächen der Verbindungspartner, bis hin zu weiteren Einflussgrößen.
Es gibt aber ein paar Basiseinstellungen, die Oberflächenverbrennungen vermeiden:
Ist Ihr Einwirkwinkel des Lasers richtig gewählt?
Wenn nicht, kann dieser verändert werden, um Verbrennungen durch Reflexionen zu verhindern. Hierbei ist das alte physikalische Prinzip Einfallswinkel = Ausfallswinkel zu beachten.
Ist Ihr Laserfokusdurchmesser optimal gewählt?
Eventuell sollte dieser noch stärker fokussiert oder auch defokussiert werden. Gerade für Litzen, PCB oder Flexfolien gibt es hier verschiedene Herangehensweisen. Gerne können Sie uns darauf ansprechen.
Ist das Lot in Form von Preforms, Drähten oder Paste zur richtigen Zeit am richtigen Ort und verfügbar?
Sollte das nicht sein, muss hier nachjustiert werden.
Ist die Achsen-, Laser-, Lot-, Produkt- oder Baugruppenpositionierung reproduzierbar?
Um dies zu erreichen, ist Integration von optischer Lagekorrektur notwendig.
Ist die Oberflächenbeschaffenheit der Verbindungspartner oder Prozessfläche reproduzierbar oder möglicherweise verunreinigt?
In diesen Fällen sollten Sie Kontakt zu Ihren Lieferanten aufnehmen oder für eine gereinigte Oberfläche sorgen.
Haben Sie den richtigen Emissionswert in Ihrer Pyrometer Temperaturregelung gewählt?
Diese Parameter können in der Maschineneinstellung kontrolliert werden.
Ist Ihr Laser und Ihr Pyrometer zyklisch kalibriert und oder überprüft?
Sollten Sie dies nicht selber übernehmen können, sollte über einen Serviceeinsatz nachgedacht werden.
Arbeiten Sie mit den richtigen Drahtzuführ- und Rückzugsgeschwindigkeiten sowie Distanzen? Verwenden Sie den optimalen Lotdrahtdurchmesser? Hat Ihr Lotdraht das richtige Flussmittel?
Im Rahmen unserer Prozessevaluierungen werden diese Parameter definiert. Sollten diese nicht mehr stimmen oder wurde eine Evaluierung nie durchgeführt (Fremdsysteme), sollte Kontakt mit dem Herstellerservice aufgenommen werden. EUTECT führt diese Arbeiten auch an Fremdmaschinen durch, wenn diese vom Kunden gewünscht wird.
Für weitere, noch detaillierte Informationen oder einer aktiven Unterstützung bei Ihnen vor Ort, sprechen Sie uns bitte an, wir helfen Ihnen Verbrennungen auf der Baugruppe zu vermeiden.
Entlöten Sie Ihre SMD-Bauteile beim Selektivlöten?
Welche Maßnahmen minimieren das Risiko des Entlötens von SMD-Bauteilen?
Sollte dies der Fall sein, ist grundsätzlich der Wärmeeintrag für die Lötstellen der in Nachbarschaft zum THT-Bauteil positionierten SMD-Bauteile zu hoch. In diesem Fall müssen diese SMD-Bauteile mittels einer Maske vor zu größer Wärme geschützt werden, wenn eine Layoutanpassung der Baugruppe nicht möglich ist. Gerade bei hohen Packungsdichten und der fortschreitenden Miniaturisierung kann dies zu einer Herausforderung werden.
Was müssen Sie beim Einsatz einer Lötmaske bedenken?
Grundsätzlich gilt aber für den Einsatz von Lötmasken, dass einige Voraussetzungen schon beim Design der Baugruppe beachtet werden müssen:
Umgeben Sie Ihre THT-Lötstelle mit einem Freiraum von mind. 1.5 mm und positionieren Sie nicht allzu hohe Bauteile in unmittelbarer Nähe. So erreichen Sie mit der optimalen Lötmaske ein komfortables Prozessfenster und eine maximale Reproduzierbarkeit. Haben Sie dennoch unveränderbare und kleinere Freiräume kontaktieren Sie uns, denn hierfür haben wir für das ein oder andere Problem auch Sonderlösungen in unserem Erfahrungsschatz.
Welche Lötmaskenarten gibt es?
Für den Einsatz beim Selektivlöten gibt es viele unterschiedliche Arten von Lötmasken. Diese können mit verschiedenen Geometrien, aus unterschiedlichsten Materialen gefertigt werden, so dass sie auch für das Großwellenlöten eingesetzt werden können. Des Weiteren gibt es spezifische Lötmasken, die im Bereich des Selektivlötens, nur in Verbindung mit dem richtigen Werkstoff sowie der passenden Lötdüse ihre Funktion erfüllen. Darüber hinaus können auch beim Laser- und Induktionslöten sowie Kolbenlöten Masken eingesetzt werden. In diesem Fall schützen sie die Baugruppe und Umgebung auch vor Reflektionen, sowie Lot- und Flussmittelspritzern.
Für weitere Informationen und Ihre individuelle Lötmaske stehen wir Ihnen jederzeit zur Verfügung.
Fehlt Ihnen beim THT-Löten der Durchstieg?
Welche Möglichkeiten haben Sie Ihren Lötprozess beim Durchstieg zu unterstützen?
Bei THT Lötungen kann es vorkommen, dass sich der Durchstieg nicht optimal ausbildet. In dem Fall steigt das Lot nicht komplett durch die Durchkontaktierung auf und es bildet sich kein 100%iger Gegenminiskus aus.
Prüfen Sie zunächst, ob das Verhältnis des Lochdurchmessers zum Pin sowie die Verbindungspartnergeometrie richtig gewählt sind. Wenn dem so ist, haben Sie folgende Möglichkeiten der Prozessoptimierung:
Miniwellen- bzw. Selektivlötungen:
- Lotbadtemperatur erhöhen und Prüfung, ob die gewünschte Temperatur an der Prozessstelle erreicht wird
- Kontaktzeit zwischen Miniwelle und Produkt erhöhen
- Vorheiztemperatur, Aktivierung oder Vorheizdauer erhöhen
- Überprüfung der optimalen Flussmittelmenge
- Überprüfung, ob das richtige Flussmittel in Bezug auf Feststoffe und andere Aktivatoren eingesetzt wird
- Mehr zum EUTECT IW1 & 2-Modul
Laserlötungen
- Einsatz einer Vorheizung, um Wärme in die Verbindungspartner einzubringen wodurch der Lotdurchstieg erleichtert wird
- Positionierung des Laserfokus in Winkel und Position im richtigen Verhältnis zur Produktgeometrie, Lotzufuhr und Gesamtproduktgeometrie
- Überprüfung der Zuführgeschwindigkeit des Lotdrahtes
- Einbringen weiterer Energie nach dem Aufschmelzen des Drahtes
- Überprüfung des optimalen Flussmittelanteils und die richtige Legierung im Lotdraht
- Mehr zum EUTECT Laserlöten
Sollten Sie weiterhin Durchstiegsprobleme haben, sprechen Sie uns an,
wir helfen Ihnen Ihren Lötprozess zu optimieren.
Drahtknicken? Probleme beim Kolben- oder Laserlöten?
Sind Sie täglich damit beschäftigt den Drahtsalat in Ihrer Kolben-, Induktions- oder Laserlötautomation zu beheben?
Ist Ihr Lötprozess mittels Drahtvorschub ungenau, nicht reproduzierbar oder haben Sie sogenannte „Antennenlötungen“?
Versuchen Sie Ihre Energiequelle, egal ob Lötkolben, Induktionsaußenkreis oder Laserfokus so auszurichten, dass die Energie zum einen in den Verbindungspartner mit der höchsten Wärmesenke und zum anderen in den Lotdraht wirkt. Damit erreichen Sie ein schnelleres Abschmelzen des Lotdrahtes und damit eine Wärmebrücke zwischen den zu verbindenden Partnern und somit eine bessere Lötstellenausbildung.
Beachten Sie dabei auch die einstellbaren Zuführ-, Prozess-, sowie Rückzugsgeschwindigkeiten des Lotdrahtes, diese drei variablen Größen bieten relevante Optimierungsmöglichkeiten.
Wenn dies nicht hilft oder Sie Ihre Taktzeit und intermetallische Phase weiter optimieren möchten, dann versuchen Sie die zu verbindenden Partner vorzuverzinnen und dann dem Lötprozess mit Zusatzdraht, Paste oder Preform zuzuführen.
Würden Sie gerne wissen was Ihr Drahtvorschub im Lötprozess wirklich gemacht hat?
Wenn Sie aus Ihrem Lötprozess Daten beziehen möchten, um genau zu wissen was während des Lötens passiert, dann empfehlen wir Ihnen mit uns bezüglich unseres SWF Drahtvorschubmoduls Kontakt aufzunehmen – es lohnt sich – es ist der weltweit einzig auf dem „actio-reactio“ basierende und somit kraftgeregelte Drahtvorschub der Welt.
Da es weltweit verschiedenste Lotdrahtanwendungen gibt, gibt es auch viele unterschiedliche Herausforderungen für die wir eigenen Lösungen enzwickelt haben. Sprechen Sie uns an, wir helfen Ihnen Ihren Lötprozess zu optimieren.
Wollen Sie Lotperlen verhindern?
Entstehen bei Ihrem Selektiven- oder Wellenlötprozess Lotperlen?
Tragen Sie die richtige Menge an Flussmittel auf?
Prüfen Sie die Menge des aufgetragenen Flussmittels. Legen oder kleben Sie Lackmuss-, einfaches Fax- oder Thermopapier in Ihre Produktaufnahme oder auf Ihr Produkt und schauen Sie wieviel Flussmittel an der Prozessstelle wirklich ankommt.
Wenn möglich mindern Sie die aufzutragende Menge an Flussmittel.
Wärmen Sie Ihr Produkt vor und aktivieren damit das Flussmittel?
Wenn ja, ist es die richtige Dauer mit dem richtigen Temperaturgradienten? Implementieren Sie trackbare Thermoelemente und schauen Sie was wirklich auf Ihrem zu lötenden Produkt passiert.
Wie schnell tauchen Sie mit Ihrem Produkt in und aus der selektiven Welle?
Optimieren Sie in Abhängigkeit der Geometrie und des Energiebedarfs Ihres Produktes die Verfahrwege.
Hat Ihre selektive Lötwelle einen definierten und aufsteigende Perlen verhindernden Lotrücklauf sowie eine warme Stickstoffbegasung?
Wenn all das nicht hilft, dann empfehlen wir Ihnen unser → Bürstenmodul mit variabel einstellbarer Drehzahl, Bürstenüberwachung, Ionisierungsgerät, Absaugung und vielem mehr.
Wann setze ich das Thermoden-Löten und wann das Laser Knife ein?
Thermodenlöten
Thermodenlöten, auch Bügellöten genannt, ermöglicht optimale Ergebnisse beim Verlöten von Flexfolien, Kabellitzen und Flachbandkabeln. Dieses Lötverfahren zeichnet sich durch hohe Ergebnisqualität sowie durch eine hohe Reproduzierbarkeit aus. Doch im Bereich der Energieeffizienz und Prozessschnelligkeit ist das Thermodenlöten begrenzt. Auf Grund der drei Prozessphasen, Antasten, Aufschmelzen, Nachsetzen und final Kühlen gehört das Thermodenlöten nicht zu den schnellsten Lötprozessen. Hinzu kommt ein hoher Energiebedarf sowie produktspezifische Thermodenformen, die je nach Baugruppe erstellt werden müssen.
Laser Knife
Alternativ dazu wurde von uns das Laser Knife entwickelt, welches das gleiche Prozessziel, wie das Thermodenlöten, hat. Das Laser Knife besteht aus einem wegüberwachten Niederhalter, der die beiden zu verlötenden Oberflächen definiert zusammenführt, und aus einem Laser. Der Temperatureintrag erfolgt berührungsfrei über den Laserstrahl. Durch den Laser kann der Lötprozess massiv beschleunigt werden, ohne an Reproduzierbarkeit und Ergebnisqualität zu verlieren. Je nach Bauteil ist das Laser Knife 10x schneller als der Thermodenlötprozess. Ebenso reduziert sich der Energiebedarf um 70%. Des Weiteren sind keine produktspezifischen Thermodenformen sowie Kaptonbänder notwendig. Durch das berührungslose Verlöten der Oberflächen und den Wegfall des Thermodenverschleißes, wird ebenfalls der Wartungs- und Serviceaufwand für das Gesamtmodul reduziert.
