Effizientes Kupferlackdrahtlöten Oxide verhindern und Sondermüll reduzieren

Beim Selektivlöten sollen die Bildung von Oxiden, Lotperlen und Lotspritzer vermieden und die Gesamtkosten des Lötprozesses reduziert werden.

Die thermischen Anforderungen im Automotive- und im Konsumbereich steigen – entsprechend steigen die Ansprüche an die Verbindung zwischen Kupferlackdraht und Anschlussstiften. Eutect passt sich den Entwicklungen an und optimiert kontinuierlich seine selektiven Lötmodule.

Hersteller von Kupferlackdraht entwickeln ständig neue Isolationsmaterialien, um die thermische Widerstandsfähigkeit zu verbessern, die Bauform zu minimieren und die Kosten zu senken. Dadurch sind Lötanlagenhersteller wie Eutect gefordert, neue Lötverbindungstechniken zu entwickeln. »Im Grunde genommen haben wir es hier mit einem klassischen Hase-und-Igel-Rennen zu tun. Deshalb passen wir unseren Selektivlötprozess regelmäßig den neuen Materialien und Entwicklungen an«, sagt Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer von Eutect.

Oxidbildung mit Schutzgasen verhindern

 Eine Herausforderung ist dabei, dass für den Lötprozess Weichlote bei Temperaturen von über 450 °C verarbeitet werden, ohne dass Oxidrückstände am Produkt verbleiben oder die Standzeiten der Lötsysteme drastisch beeinflusst werden. Mittels Schutzgasen kann der Bediener die Oxidbildung verhindern. Die Hochtemperaturanwendungen beanspruchen vor allem Modulbauteile wie Lötdüsen, Pumpen und Lottank. »Es ist wichtig, für diese Bauteile die richtigen Materialien während der Entwicklung des Lötmoduls auszuwählen, denn unsere Kunden erwarten von unseren Produkten eine hohe Standzeit«, erklärt Fehrenbach. Eutect setzt deshalb auf Stahl, Titan, Keramik, spezielle Verbundwerkstoffe und eigens entwickelte Beschichtungen.

Isoliert werden die Kupferdrähte mit unterschiedlichen Materialen, zum Beispiel Polyurethan plus Butyral, Polyesterimide, Polyesterimide plus Polyamid, Esterimid und dreifach isolierte Tex-E-Drähte in modifiziertem Polyester-Aufbau. Für Litzen auf Lackdrahtbasis dienen typischerweise Naturseide, Nylon und Kupron als Ummantelungsmaterial. Die Herausforderung besteht darin, die Drähte ohne vorheriges Abisolieren zu verzinnen oder durch Löten zu kontaktieren. Dadurch reduzieren sich laut Unternehmensangabe die Maschineninvestition und die Verarbeitungszeit um den Faktor 2 bis 4, je nach Drahtdicke.

Beim eigentlichen Lötprozess werden unterschiedliche Aufgaben durchgeführt. Beim Eintauchen in die fließende Lotwelle werden der Isolierlack, Oxide, Fette und andere Verunreinigungen an den zu lötenden Positionen entfernt. Bei einer Temperatur von über 450 °C fördert die Lotwelle oxidfreies Lot, wodurch die Prozessstelle permanent umspült, gereinigt und schlussendlich verzinnt oder verlötet wird. Die Wärmeübertragung erfolgt schnell; deshalb werden eventuell benachbarte Kunststoffe und Vergussmassen thermisch nur gering belastet. Dadurch bleiben Anschlüsse und Pins in der vorgesehenen Position. Diese Prozessschritte müssen reproduzierbar erfolgen; deshalb setzt Eutect dazu Greifer- und Maskentechniken ein.

Weniger Oxide = weniger Kosten

Dass Eutect neben der Optimierung dieser Arbeitsschritte auch die Prozesskosten neu bewertet hat, zeigt sich zum Beispiel beim Thema Oxide. »Normalerweise müssen Anwender Oxide und Blei-Zinn-Krätze als Sondermüll entsorgen. Durch weniger Oxide reduzieren sich auch die Kosten. Einzelne Kunden produzierten in einem Dreischichtbetrieb pro Jahr etwa 4000 bis 5000 kg dieses Sondermülls. Nach Einführung unserer Schutzgas- und Lotrückführungsdüsen konnten sie den Anteil der Oxide um das Hundertfache pro Jahr reduzieren«.