Stickstoffatmosphäre beim Löten

Das Internet ist voll von Artikeln, welche die vielen Vorteile von Stickstoffatmosphäre beim Löten von Baugruppen belegen.
Hier wollen wir die Gründe erläutern, weshalb wir uns entschieden haben, alle unsere automatisierten Lötprozesse unter Stickstoffatmosphäre ablaufen zu lassen:

SMD- Bereich:
Beim Reflow- Lötprozess erfolgt in Normalatmosphäre eine Oxidation des aufschmelzenden Lotes. Durch diese Oxidation werden Prozessfehler zugedeckt, da das Oxid die Bauteile fixiert und somit Probleme mit dem Lot, der Schablone oder der Bestückung von Bauteilen kaschiert. Durch die mangelhafte Adhäsionsfähigkeit der oxidierten Oberfläche werden zudem „kalte“ Lötstellen provoziert.
Mittlerweile ist auch bei unserem Wettbewerb Reflow- Löten unter Stickstoff der Standard.

Beim Löten in der Dampfphase legt sich während des Lötvorganges das Dampfmedium (Galden) über die Lötstellen und verhindert dort die Anwesenheit von Sauerstoff. Versuche bei uns im Hause haben jedoch gezeigt, dass Oxidationen erfolgen, die zwar deutlich geringer als beim klassischen Reflow- Verfahren sind, jedoch bereits bei Temperaturen um 150°C entstehen. Also bereits in Bereichen außerhalb der Dampfzone, bevor das Lot verflüssigt wird.
Auch in der Dampfzone selbst kommt es zu Kontakt mit Sauerstoff.
Der Hersteller unserer Dampfphasen- Anlage (Asscon) hat daher einen zusätzlichen Stickstoffanschluss vorgesehen, den wir auch nutzen. Die Ergebnisse sind überzeugend, besonders was die Oberflächenstruktur angeht.

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THT- Bereich:
Leider werden beim Wellenlöten die Vorteile der Stickstoffatmosphäre unterschätzt. Auch wir waren lange von den Lötergebnissen in Normalatmosphäre überzeugt. Die Lötstellen waren gut ausgebildet, Lötfahnenbildungen und sporadische Kurzschlüsse konnten wir durch geeignete Flussmittel minimieren und dann eben durch Nacharbeit beseitigen.
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Erst beim Röntgen konnten wir feststellen, dass gerade bei verdeckten Lötstellen (Kondensatoren, Stecker etc.) ein unzureichender Lötdurchstieg stattfinden kann.
Die Lötstellen sind dann nicht IPC610 konform und können im „worst case“ sogar brechen. Der Einsatz von Stickstoff, auch beim Wellenlöten hat bei uns dazu geführt, dass sich der Durchstieg wesentlich verbessert hat und zudem Brückenbildungen und Lötfahnen so gut wie ausgeschlossen sind.

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Fazit:

Seit dem Einsatz von bleifreien Loten haben sich die Prozessfenster ohne Stickstoff bei allen Lötanlagen so verkleinert, dass ohne den Einsatz von Schutzgas keine zuverlässig guten Lötergebnisse reproduzierbar möglich sind.
Jahreszeitlich bedingte klimatische Änderungen (Temperatur, Feuchte) verschärfen diese Situation zusätzlich.
Damit wir unseren Kunden eine gleich bleibend gute Qualität liefern können haben wir entschieden, dass künftig alle unsere maschinellen Lötprozesse unter Stickstoff durchgeführt werden. Zusätzlich erfolgt eine Klimatisierung unserer Produktionsräume, um gleichbleibend stabile Umgebungsparameter zu erreichen.




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