Reflow-Löten
Das Reflow-Löten, oder auch Wiederaufschmelzlöten, ist ein in der Elektrotechnik gängiges Weichlötverfahren zum Löten von SMD-Bauteilen. Bei der Herstellung von Dickschicht-Hybridschaltungen ist es das häufigste Lötverfahren.
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Lötvorgang
- Im ersten Schritt wird beim Reflow-Löten das (Weich)lot vor der Bestückung auf die Platine aufgetragen. Hierin liegt der Hauptunterschied zu anderen Lötverfahren, wie Lötkolbenlöten, Tauchlöten oder Wellenlöten. Es gibt verschiedene Möglichkeiten des Lotauftrags, z.B. mittels Siebdruck, Dispenser, durch Lotformteile oder auch galvanisch.
- Im nächsten Schritt werden dann die Bauteile bestückt. Die Verwendung von Lotpaste hat den Vorteil, daß diese klebrig ist und so die Bauteile bei der Bestückung direkt an der Paste halten. Sie müssen also nicht eigens aufgeklebt werden.
- Beim Aufschmelzen des Lotes zentrieren sich die bestückten Bauteile durch die Oberflächenspannung auf den Landepads und setzen sich ab.
Gängige Reflow-Lötverfahren
Heizplatte
Das Leiterplattensubstrat wird auf eine Heizplatte gelegt und aufgeheizt. Nachdem die Lötpaste gleichmäßig geschmolzen ist, wird das Substrat von der Platte genommen. Dieses Verfahren kann eigentlich nur bei Keramiksubstrat oder Ähnlichem eingesetzt werden, da die gesamte Leiterplatte auf Löttemperatur gebracht werden muss. Gängige Kunststoffplatinen werden bei diesen Temperaturen zerstört. Ebenso ist natürlich auch nur einseitige Bestückung möglich. Das Löten mit Heizplatten wird bei Einzelfertigung, beim Nachbestücken und Testen der Lötbarkeit eingesetzt. Es gibt auch Systeme, bei denen das Lötgut über die Heizplatte gezogen wird.
Beheizte Formteile, Bügel und Stempel
Ein auf die Gehäuseform des zu lötenden Bauteils angepasster Stempels oder Bügel wird mit einer Widerstandsheizung erwärmt. Dieser drückt dann die Bauteilanschlüsse auf die Lötstelle und schmilzt das Lot auf. Die Heizung wird dann abgeschaltet und der Stempel erst nach dem Erstarren wieder abgehoben. Die Lötstellen federnder Bauteilanschlüsse können so sicher gelötet werden. In der Regel werden so nur einzelne Bauteile nacheinander gelötet.
Infrarotstrahler
Die zu lötenden Platinen werden in Durchlauflötstrecken gelötet. Das Lötgut wird dabei von einem Fördersystem durch einen Ofen gefahren. Der Lötvorgang kann durch die Verweildauer in den verschiedene Temperaturzonen gesteuert werden. Üblicherweise gibt es vier Zonen, eine zum Aufwärmen der gesamten Schaltung, die zweite zum Aktivieren des Flussmittels, die dritte zum Löten und die vierte zum Abkühlen. Das Reflowlöten mit Infrarotstrahler ist ein einfaches Verfahren, um Platinen in Serie zu fertigen.
Vollkonvektions-Reflow-Löten
Die Vollkonvektions-Reflow-Lötsyteme ähneln den Infrarotstrahler-Systemen, jedoch wird hierbei Luft erhitzt und über ein Düsensystem an das Lötgut geführt. Dadurch erreicht man eine gleichmäßigere Wärmeverteilung, als es mit Infrarotstrahlern möglich ist. Ein weiterer Vorteil ist die größere Wärmekapazität des Ofens.
Dampfphase (Kondensationslöten)
Das Dampfphasenlöten ist ein relativ komplexer Prozess. Hierbei wird die Energieabgabe beim Kondensieren von heißem Dampf an den kalten Teilen des Lötguts zum Erwärmen genutzt. Das Lötgut wird in eine Dampfatmosphäre eingebracht, diese umgibt eine zweite Schutzatmosphäre, die verhindern soll, daß sich die Gase frei verteilen können. Die maximale Löttemperatur ist dabei sehr genau definiert, durch die Temperatur des Dampfs. Die Wärmeübertragung ist schnell und geometrieunabhängig. Durch die genau definierte Löttemperatur und die gleichförmige Erwärmung sind keine Überhitzungen der Bauteile möglich. Durch die inerte Gasatmosphäre findet keine Oxidation statt. Dies ermöglicht ein Löten ohne Flussmittel. Der Umgang mit den Gasen war in der Vergangenheit nicht unproblematisch, da diese gesundheitsschädlich und FCKW-haltig waren. Mittlerweile gibt es deutlich unkritischere Substanzen, z.B. Perfluoropolyether (PFPE). Einsatzschwerpunkt ist die Serienproduktion.
Laserstrahl
Die Lötstellen werden mit einem Laserstrahl erhitzt, dieser kann punktgenau sehr viel Energie übertragen. Die Lötstelle wird zeitlich (Lötzeit ca. 0,2..0,4s) und räumlich sehr eng begrenzt erwärmt. Dadurch tritt an den Bauteilen nahezu keine termische Belastung auf. Ein Ablegieren der Leiterbahnen kann vermieden werden. Aufgrund der hohen Kosten ist dieses Verfahren eigentlich nur in der Massenproduktion oder bei hochempfindlichen Bauteilen rentabel.