Dampfphase statt Konvektion Löten für höchste Ansprüche

Die Geschäftsführer Bruno Geiger und Gottfried Fischer setzen auf Dampfphase.
Die Geschäftsführer Bruno Geiger und Gottfried Fischer setzen auf Dampfphase.

Das Dampfphasen-Löten hat in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen, so auch beim Elektronikdienstleister habemus. Das Unternehmen hat in der Vergangenheit mehrere Millionen Euro in moderne Anlagen investiert. Ein Highlight ist die Dampfphasen-Lötanlage mit Vakuumoption.

Mit dem Umzug in das neue Entwicklungs- und Fertigungszentrum nach Münsterhausen im Oktober 2019 legt habemus einen Grundstein für weiteres Wachstum und Innovation. habemus stehen am neuen Standort über 2500 m2 für Entwicklung, Produktion und Verwaltung zur Verfügung.

Das Dampfphasenlöten bietet eine sehr hohe Prozessgenauigkeit und -stabilität. Kondensationslötanlagen haben gegenüber herkömmlichen Konvektionsanlagen einige Vorteile. Ein wesentlicher Pluspunkt liegt in der Temperaturbegrenzung. Die maximal mögliche Temperatur der zu lötenden Baugruppe wird durch den Siedepunkt des zur Dampferzeugung verwendeten Mediums begrenzt. Allerdings kann hierzu kein Wasserdampf verwendet werden. Das Medium darf zu keiner Korrosion führen, muss elektrisch nichtleitend sein und erhebliche Dampftemperaturen ohne hohen Druck zulassen. Um diese Voraussetzungen gewährleisten zu können, kommen Medien mit explizit definierten Siedepunkten zum Einsatz, die im Bereich der Löttemperaturen liegen. Die Medien bestehen aus Fluorcarbonen. Im Gegensatz zu normaler Konvektion (Trägermedium Gas) kann so Wärme um das Zehnfache schneller an die zu verlötende Baugruppe übertragen werden. Bei bleifreien Loten wird größtenteils ein Medium mit einer Siedetemperatur von 240 °C genutzt. Ab dieser Temperatur schlägt sich der Dampf auf der zu lötenden Baugruppe nieder. Darüber hinausgehende Temperaturen können rein physikalisch nicht erreicht werden. Somit stellt das Dampfphasenlöten sicher, dass sehr empfindliche Bauteile nicht überhitzt werden können. Die Ausfallraten werden im Vergleich zu anderen Lötverfahren minimiert. Hinzukommt, dass durch den Dampf eine träge Atmosphäre erzeugt wird. Das führt dazu, dass kein zusätzlicher Stickstoff notwendig ist, um eine Oxidation der Baugruppe zu vermeiden. Um die komplexen Elektronikkomponenten, die in den Produkten unserer Kunden verbaut sind, so ausfallsicher und langlebig wie nur möglich zu machen, sind besonders materialschonende Fertigungsprozesse erforderlich, erklärt Gottfried Fischer, Geschäftsführer von habemus.

Dementsprechend werden an den Lötprozess hohe Anforderungen gestellt. Ein Elektronikfertiger muss mittlerweile ein Lötverfahren zur Verfügung stellen, das sowohl eine hohe Zuverlässigkeit bietet als auch die Void-Bildung stark reduziert. Die Multi-Vacuum- und die Clean-Vacuum-Technologie sind seit einigen Jahren daher in dieser Hinsicht „State of the Art“.

»Die Anforderungen an die Elektronikprodukte steigen in der Komplexität und Qualität nahezu jährlich. Die gesamte SMT-Branche spürt die hohen Ansprüche der Endkunden. Bereits bei der Anfrage zur SMT-Fertigung wird zunehmend die Spezifikation für einen zwingend erforderlichen Prozess in der Dampfphase von den Endkunden gefordert«, sagt Axel Wolff, weltweiter Vertriebsleiter von Asscon Systemtechnik-Elektronik. Das bei habemus eingesetzte System VP7000-200 ist eine werkstückträgerlose Inline-Anlage für das Dampfphasenvakuumlöten. Das System mit Stiftkettentransport basiert auf modernsten patentierten Löttechnologien. Es erfüllt die Anforderungen von schnellen Produktionszeiten in Verbindung mit höchster Lötqualität. Die VP7000-200 eignet sich für die lunkerfreie Serienfertigung hochkomplexer Baugruppen inklusive 3D-MID im Dauerbetrieb mit Void-Raten unter 1 % ebenso wie für die Prototypenfertigung. Gegenüber klassischen Konvektions-Lötmaschinen ist die elektrische Anschlussleistung mit 20 kWh um das ca. Drei- bis Vierfache niedriger. Der durchschnittliche Stromverbrauch liegt bei 4,7 kW und ist damit 200 % bis über 300 % geringer. Die VP7000-200 verarbeitet Baugruppen mit Abmessungen bis zu max. 1000 mm × 450 mm bei Einfachspurtransport in der Vakuumkammer. Da das Vakuum bei Bedarf aktiviert oder deaktiviert werden kann, lässt sich das System auch als Standard-Inline-Dampfphasensystem verwenden.

»Für unsere Kunden müssen wir hundertprozentig sicherstellen, dass die Qualität einwandfrei ist. Mit dem System VP7000-200 können wir die thermische Belastung der Baugruppen gering halten, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Baugruppen auswirkt«, unterstreicht Bruno Geiger, Geschäftsführer von habemus. Bei der Bleifrei-Lötung ist die unmittelbar dem Aufschmelzprozess folgende Vakuumbehandlung ein Garant für lunkerfreie Lötverbindungen. Besonders bei großflächigen und energieübertragenden Lötverbindungen wie bei Leistungsmodulen ist das lunkerfreie Löten als Qualitätsindikator gefragt.

»Die Produktqualität hat bei unseren Kunden den höchsten Stellenwert. Selbstredend müssen auch in der Elektronikfertigung die Leistungen sehr hochwertig sein und stimmen. Daher sind regelmäßige Investitionen in modernes Equipment unabdingbar«, resümiert Fischer.