Dampfphasenlöten: Mit geringeren Löttemperaturen zum Ziel

Aug 31, 2021

Seit rund 20 Jah­ren kommt das Dampf­pha­sen­lö­ten bei Kraus Hard­ware zum Ein­satz – in der Vari­ante mit Injek­ti­ons­prin­zip seit 2013. Das Ver­fah­ren ist all­ge­mein also nicht mehr ganz neu, hat aber nach wie vor in bestimm­ten Ein­satz­be­rei­chen einige Vor­teile. Wor­auf kommt es beim Dampf­pha­sen­lö­ten an?

 „Anwen­der müs­sen im Vor­feld nicht nur das Tem­pe­ra­tur- son­dern auch das Vaku­um­pro­fil eva­lu­ie­ren. “ 

Der Name ver­rät es bereits: Beim Dampf­pha­sen­lö­ten erfolgt der Löt­pro­zess mit Hilfe von hei­ßem Dampf. Auf diese Weise ist der Wär­me­über­trag rund 10mal höher als beim Kon­vek­ti­ons­lö­ten und es kön­nen auch mas­se­hal­tige Bau­grup­pen gelö­tet wer­den. Weil das Löten dabei unter Aus­schluss von Sauer­stoff statt­fin­det, kann man auf Stick­stoff (Schutz­gas­amt­mo­sphäre) ver­zich­ten. Pro­fil­wech­sel erfol­gen ohne War­te­zei­ten. Außer­dem sorgt das Vakuum für wei­tere Vor­teile: So ist die Benet­zung bes­ser und der Poren­an­teil geht zurück, was zu zuver­läs­si­ge­ren und mecha­nisch sta­bi­le­ren Löt­stel­len führt. Außer­dem ist die Ent­wär­mung der Bau­teile bes­ser – und bei guter Ent­wär­mung steigt wie­derum die Lebens­dauer der Bau­teile an.

„Hima­laya-Effekt“ punk­tet
Übri­gens las­sen sich auf diese Weise ver­schie­den Lote mit deut­lich gerin­ge­rer Löt­tem­pe­ra­tur ver­ar­bei­ten – der Unter­druck wäh­rend des gesam­ten Löt­pro­zes­ses macht es mög­lich (Bei­spiele: Stan­dart­lot SnAgCu mit einem Schmelz­punkt ~217°C, SnPbAg mit einem Schmelz­punkt von ~179°C und SnBiAg für tem­pe­ra­tur­emp­find­li­che Bau­grup­pen mit einem Schmelz­punkt von nur ~138°C). Das Grund­prin­zip dahin­ter ist wohl­be­kannt aus der Phy­sik: Wie die Schmelz­tem­pe­ra­tur ist auch die Sie­de­tem­pe­ra­tur vom herr­schen­den Druck abhän­gig. So kocht Was­ser bei­spiels­weise nur dann bei 100°C, wenn der (Luft-)Druck genau ein bar beträgt. Mit sin­ken­dem Druck sinkt gleich­zei­tig auch die Sie­de­tem­pe­ra­tur von Stof­fen. Des­halb gilt beim Berg­stei­gen: Je höher man kommt, desto weni­ger Ener­gie benö­tigt man für das Kochen. Beim Löten ist das nicht anders – nur, dass wir den Unter­druck maschi­nell erzeu­gen (und nicht auf einen Berg stei­gen). Eine inter­es­sante Beson­der­heit in die­sem Zusam­men­hang stellt das soge­nannte Injek­ti­ons­prin­zip dar. Hier wird genau die rich­tige Menge Medium zum rich­ti­gen Zeit­punkt in den Pro­zess ein­ge­bracht, um das Löt­pro­fil bes­ser beein­flus­sen zu können.

Übri­gens kommt bei Kraus Hard­ware ein Tem­pe­ra­tur­mess­sys­tem zur Mes­sung und Doku­men­ta­tion der Löt­pro­file zum Ein­satz. Hier wird mit bis­her uner­reich­ter Mess­si­cher­heit und Genau­ig­keit ein kom­plet­tes Löt­pro­fil gemes­sen und live an die Anla­gen­soft­ware über­tra­gen – ohne die Pro­duk­tion zu unter­bre­chen oder zu beein­flus­sen. Die Tem­pe­ra­tur­pro­file und Anla­gen­pa­ra­me­ter wer­den lücken­los in die Fer­ti­gungs­do­ku­men­ta­tion über­tra­gen – Stich­wort „Tracea­bi­lity“.

Nach­teile im Blick behal­ten
Auf der ande­ren Seite sollte nicht ver­schwie­gen wer­den, dass das Vaku­um­lö­ten auch Nach­teile hat. So ist die Pro­zess­zeit län­ger als bei Ver­fah­ren ohne Vakuum, es kön­nen sich Sol­der­balls bil­den und Bau­teile ver­rut­schen. Auf das Erfah­rungs­wis­sen der Anwen­der kommt es des­halb an. Sie müs­sen im Vor­feld nicht nur das Tem­pe­ra­tur- son­dern auch das Vaku­um­pro­fil eva­lu­ie­ren. „Viel hilft viel“ ist hier sicher nicht der rich­tige Ansatz. Über­haupt gilt es, bereits beim Design der Bau­grup­pen den Vaku­um­pro­zess zu beach­ten. Man könnte auch sagen, dass man für einen per­fek­ten Vaku­um­löt­pro­zess gleich­zei­tig einen guten Löt­pro­zess ohne Vakuum ein­pla­nen sollte – und mit dem Vakuum den Löt­pro­zess quasi den letz­ten „Schliff“ ver­passt. Im Übri­gen gilt: Prin­zi­pi­elle Pro­bleme durch ver­mehrte Poren in Lös­tel­len durch Ober­flä­chen, Bau­teile und Löt­ma­te­rial las­sen sich auch nicht durch das Vakuum-Ver­fah­ren lösen.

Ins­ge­samt bleibt das Vaku­um­lö­ten sicher ein Son­der­pro­zess in der Elek­tronik­pro­duk­tion – mit Vor­tei­len, wenn man ihn unter den rich­ti­gen Grund­vor­aus­set­zun­gen ver­wen­det. Hierzu bera­ten wir gerne. 20 Jahre Erfah­rung in die­sem Bereich bil­den die Basis.

Seit 20 Jah­ren bei Kraus Hard­ware im Ein­satz: das Dampfphasenlöten.

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