Hilfsmaterialien in der Elektromobilität Sind die Grenzen des J-Standards erreicht?

Markus Geßner, Emil Otto

»Immer mehr Hersteller fordern einen Nachweis, dass sowohl entsprechende 
Reinigungsmedien für das Equipment als auch für die Baugruppe keine ionische Verunreinigungen einschleppen.«
Markus Geßner, Emil Otto: »Immer mehr Hersteller fordern einen Nachweis, dass sowohl entsprechende Reinigungsmedien für das Equipment als auch für die Baugruppe keine ionische Verunreinigungen einschleppen.«

Die Herausforderungen der Elektromobilität machen auch vor Materiallieferanten keinen Halt. Wie stellt sich die Situation für Flussmittelhersteller und Lötanbieter dar? Markt&Technik fragt nach – zwei Experten antworten.

Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen steigen die Anforderungen an die Hersteller von Löt-Equipment und Löthilfsstoffen zunehmend. Denn die gefertigten Baugruppen müssen beständiger gegenüber elektrochemischer Mi­gration (ECM) sein und höhere Isolationswerte (Surface-Insulation-Resistance, SIR) bei erhöhten Betriebsspannungen und gleichzeitig geringeren Isolationsabständen auf den Leiterplatten erreichen. Auch Indium Corporation spürt diese Auswirkungen der Elektromobilität: »Die Anforderungen an unsere Materialien, besonders hinsichtlich ECM und SIR-Performance, steigen. Dies zeigt sich deutlich an den geänderten Testbedingungen unserer Automotive-Kunden«, bestätigt Andreas Karch, regionaler technischer Manager bei Indium Corporation.

Deshalb erweitert das Unternehmen aktuell gemeinsam mit seinen Kunden die Testbedingungen speziell für die Automotive-Produkte. Für die Lotpaste 8.9HF hat Indium zum Beispiel den SIR-Test von 168 Stunden auf 1000 Stunden erweitert, die Test-Spannung von 5 V auf 50 V erhöht und gleichzeitig den Isolationsabstand von 0,5 mm auf 0,2 mm reduziert. »Zusätzlich arbeitet unsere Entwicklung an Flussmittelformulierungen im Bereich „Ultra-Low Voiding“ und es werden Legierungen mit höheren Einsatztemperaturen untersucht, die zum Beispiel für die kommenden Wide-Bandgap-Halbleiter, wie SiC oder GaN, Verwendung finden.«

Wellenlöten bleibt unumgänglich

»Lötanlagen und die zum Einsatz kommenden Hilfsstoffe müssen stets vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse auf allerhöchstem Niveau erzeugen«, bringt es auch Markus Geßner, Prokurist sowie Verkaufs- und Marketingleiter von Emil Otto, auf den Punkt. »Der Einsatz von unterschiedlichen Selektivlötverfahren gewinnt daher zunehmend an Bedeutung.« Gleiches gelte für das SMT-Verfahren. Wegen der Größe von entsprechenden Platinen und Bauteilen stoßen diese Verfahren bei der Elektromobilität jedoch an eine Grenze. Der weitere Einsatz von herkömmlichen Wellenlötanlagen sei daher unumgänglich, so der Experte. Schon 2016 hat sich Emil Otto mit der Einführung einer neuen Multi-Flux-Serie darauf fokussiert, diesem Umstand Rechnung zu tragen. Multifluxe sind Flussmittel, die sowohl zum Wellen-, Selektiv- und Handlöten als auch zum Litzenverzinnen ohne Einschränkung eingesetzt werden können. Für die Leistungselektronik im Rahmen der Elektromobilität hat das Unternehmen die Flussmittel zudem in unterschiedlichen Varianten im Angebot.

Ein weiteres großes Thema hinsichtlich der Elektrifizierung von Fahrzeugen ist Geßner zufolge die ionische Belastung sowohl bei der Anlagen- als auch bei der Baugruppenreinigung. »Immer mehr Hersteller fordern daher einen Nachweis, dass sowohl entsprechende Reinigungsmedien für das Equipment als auch für die Baugruppe keine ionische Verunreinigungen einschleppen. Bei der Entwicklung unserer Reiniger – vor allem die Etimol-Reinigungslinie – haben wir uns bereits Gedanken über diese Thematik gemacht und, ohne dass dies an uns herangetragen worden ist, vollständig umgesetzt.« Dadurch kann Emil Otto anhand spezieller Analysen nachweisen, dass weder die Anlagen- noch die Baugruppenreiniger Spuren von ionischen Belastungen mit sich bringen.

Hat der J-Standard ausgedient?

Die Klassifizierungsnorm J-STD-004B definiert die minimalen Anforderungen an Flussmittel im Fahrzeug. Diese Anforderungen liegen allerdings unter den tatsächlichen Anforderungen heutiger Hybridfahrzeuge, so Karch: »Es ist tatsächlich heute bereits so, dass unsere Kunden sowie deren Endkunden, sprich die OEMs, höhere Anforderungen an Material und Geräte stellen, als die gängigen Normen wie J-STD-004B ausweisen. Nicht nur die SIR-Testwerte reichen nicht mehr aus, auch die Definition der „Halogenfreiheit“ der Lotpasten geht nicht weit genug.«

Als Konsequenz verwendet Indium Corporation zum Testen nicht mehr den J-Standard, sondern die nach Aussagen des Experten »viel tiefergreifende« Test-Norm EN 14582. Zusätzlich erarbeiten die Ingenieure von Indium in internationalen Gremien die Definitionen neuer Standards, Normen und oder Erweiterungen bestehender Dokumente. Das Ziel: »Verlässliche Grundlagen für alle Beteiligte in einem sich schnell verändernden Markt zu schaffen.«

Auch Emil Otto beklagt das Fehlen einer offiziellen Norm mit schärferen Anforderungen und hat einen zusätzlichen Haustest eingeführt, »um eine bessere Aussage zur Eignung und Empfehlung eines Flussmittels zu einem bestimmten Prozess geben zu können«, erklärt Geßner. Der Haustest hat verschärfte Prüfungskriterien, wie Dampf-Reaktionen, höhere klimatische Bedingungen, höhere Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, und soll eine sichere Aussage zu einem Flussmittel inklusive Prozess und Anwendung ermöglichen. »No-Clean-Flussmittel, die unsere Haustests bestehen, bestehen immer den J-STD-004«, schließt der Experte.

Die Experten auf der productronica: 

Emil Otto, Halle A4, Stand 420
Indium, Halle A4, Stand 214