Neue Technologie beim EMS-Spezialisten productware – Schonende Dampfphasenlötung für Wismut-Legierungen

Der auf kleine und mittlere Unternehmen (KMU) spezialisierte High Mix/Low Volume-EMS-Dienstleister productware ist ab sofort in der Lage, komplette Baugruppen in Wismut-Lötung zu verarbeiten oder teilweise Nachlötungen mit Niedrigtemperatur vorzunehmen, um damit Baugruppen mit besonders temperatursensiblen Komponenten sicher und schonend zu produzieren.

Spezielle, immer öfter zum Einsatz kommende und besonders empfindliche Bauteile wie zum Beispiel Hochfrequenz-Filter, LED-Komponenten oder LCD-Anzeigen bereiteten in der Vergangenheit zunehmend Probleme hinsichtlich der Temperaturtoleranz bei Standard-Lötvorgängen in der Dampfphasenlötung. Da hier mit einer festgelegten Mediumtemperatur im Bereich von +230 °C bis +235 °C gearbeitet wird, lassen sich Bauteile, die für den bleifreien Lötprozess nur bis max. +200 °C spezifiziert sind, nicht mehr verarbeiten. Um jedoch weiterhin die Vorteile der Dampfphasenlötung mit seinem sicheren und schonenden Lötprozess zu nutzen, hat productware eine Dampfphasen-Lötanlage für die Prozesstemperatur bis +170 °C ausgerüstet, in der RoHS-konforme Lötungen mit einer Wismut-Legierung vorgenommen werden können. Zum Einsatz kommt ein Dampfphasen-Reflow-Lötsystem von Asscon Systemtechnik, befüllt mit Galden*) HS170 (Siedetemperatur +170 °C). Als Lotpaste wird Indium 5.7LT verwendet. Mit der Lotpaste, die auf einer Zinn-Silber-Legierung (57Bi42Sn1Ag) basiert, wurden bisher gute Erfahrungen gemacht und beste Ergebnisse erzielt.

Hintergrundinformation zum Dampfphasenlöten

Beim Dampfphasenlöten (Kondensationslöten) wird die bei der Phasenänderung des Wärmeträgermediums vom gasförmigen in den flüssigen Zustand freigesetzte Wärme (latente Wärme) zur Erwärmung der Baugruppen genutzt. Diese Phasenänderung (Kondensation) findet solange an der gesamten Oberfläche des Lötgutes statt, bis die Baugruppe die Temperatur des Dampfes erreicht hat. Aufgrund der hohen Dampfdichte und des bei der Kondensation entstehenden Flüssigkeitsfilms findet der gesamte Erwärmungsprozess in einer sauerstofffreien Umgebung statt. Die übertragene Wärmemenge verhält sich linear zur zugeführten Heizenergie, somit lassen sich die Temperaturgradienten genau festlegen bzw. steuern.

Durch diese physikalischen Grundsätze ergeben sich unter anderem folgende Vorteile:

• Keine Überhitzung der Bauelemente, da der Siedepunkt des Wärmeübertragungsmediums die maximale Löttemperatur bestimmt. Dadurch uneingeschränkt für die Verarbeitung von Baugruppen mit bleifreien Loten einsetzbar.
• Gleichmäßige Erwärmung an der gesamten Baugruppe auch bei unterschiedlichen Bauteilen und Massen (dreidimensionale Wärmeverteilung).
• Oxydationsfreier Lötprozess ohne zusätzlichen Einsatz von Schutzgasen.

Effizienter Energieeinsatz durch den hohen Wärmeübertragungskoeffizienten des Mediums im Vergleich zu Luft, Stickstoff oder Strahlung. Dadurch erheblich reduzierte Betriebskosten im Vergleich zu den bekannten Löttechnologien wie Strahlung und Konvektion.

*) Galden HS 170 ist die in der Dampfphasenanlage befindliche elektrisch inerte Flüssigkeit, die beim Dampfphasenlöten auf Siedetemperatur erhitzt wird und als Wärmeübertragungsmedium dient. Die Temperatur der dabei entstehenden gesättigten Dampfzone ist mit dem Siedepunkt der Flüssigkeit identisch. HS 170 steht für die Siedetemperatur +170 °C . Galden Perfluoropolyether sind flüssige Polymere, die aus Kohlenstoff, Fluor und Sauerstoff aufgebaut sind. Die Molekülstruktur der Verbindung ist äußerst stabil und beständig. Die Flüssigkeit ist weder brennbar noch explosibel.