EUTECT Lösungskompetenz

Tag: selektivloeten

Welcher Lötpozess liefert die besten, qualitativen Ergebnisse?

Um es gleich vorwegzunehmen, bei diesem Thema handelt es sich um eine rein theoretische Betrachtung. Die hier aufgelisteten Fakten sind dann erreichbar, wenn in einer perfekten Fertigungsumgebung, mit Vorprodukten ohne Toleranzen etc., gearbeitet wird. Dies ist faktisch nicht der Realität entsprechend. Bei allen Prozessvarianten der Aufbau- und Verbindungstechnik ist die finale Lötqualität abhängig von optimalen Layoutgeometrien der Baugruppen, Pin-Pad-Bauteil-Geometrien und benetzungsfreudigen Metallisierungen aller beteiligten Bauteile. Hinzu kommen die zugehörigen Flussmittel und Lötmaterialien sowie das ganzheitliche Lötautomationskonzept.

Trotzdem schauen wir uns diese Frage, welcher Lötpozess die besten, qualitativen Ergebnisse liefert, von der rein technischen Seite an. Den folgenden Lötprozessvergleichen liegt eine grundphysikalische Qualitätsgewichtung als erste Orientierung zugrunde. Der Prozessfähigkeitsindex Cpk oder die parts per million (ppm)-Werte sind zunächst unabhängig und damit neutral vom Hersteller der Lötautomation zu bewerten. Wobei die reale ppm-Toleranzspanne sehr wohl von der Kernkompetenz und Professionalität des Lötautomationsherstellers abhängig ist.

Den Qualitätskennzahlen von Cpk, ppm und prozentualen Ausschuss liegen folgende Umrechnungen zugrunde:

1ppm=0,0001%
0,3 als Cpk-Wert entspricht 32% entspricht 320.000 ppm
1,00 als Cpk-Wert entspricht 2,7% entspricht 2700 ppm
1,33 als Cpk-Wert entspricht 0,0063% entspricht 63 ppm

Das Ranking der qualitätsvergleichenden Lötprozesse stellt sich wie folgt dar:

Miniwellen-Lötprozess unter Schutzgas: 0,01 bis 0,05 %: 100 bis 500 ppm
Laser-Lötprozess: 0,1 bis 3% = 1.000 bis 30.000 ppm
Kolben-Lötprozess: 0,9 bis 7% = 9.000 bis 70.000 ppm
Thermoden-Lötprozess: 0,3 bis 3% = 3.000 bis 30.000 ppm
Induktions-Lötprozess: 0,3 bis 3% = 3.000 bis 30.000 ppm

Zum Vergleich:

Reflow-Lötprozess: 0,005 bis 0,030%: 50 bis 300 ppm

Mit dieser Herangehensweise können alle selektiven Lötprozesse zueinander bewertet und mit den zusätzlichen Randbedingungen in ein wirtschaftliches Gesamtverständnis gestellt werden. Für eine projektvorausschauende Qualitätsbewertung ist daher eine Prozessevaluierung unter realen Prozessbedingungen unabdingbar. Durch dieses Vorgehen besteht die Möglichkeit, die geplante Investitionsentscheidung in vollem Umfang abgesichert treffen zu können.

Bedingt durch die grundlegend physikalisch robusten Prozessfaktoren stellt der Miniwellen-Lötprozess in seiner professionellen Umsetzung die qualitativ erste Wahl der möglichen selektiven Lötprozesse dar.

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.

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.

Welcher selektive Lötprozess ist der richtige für mein Endprodukt?

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.