Allgemeininformation Löttechnik

SmartHeat® liefert direkte Leistung

Der Erfolg eines Lötverfahrens hängt in erster Linie davon ab, inwieweit Wärmeenergie verfügbar ist und ob diese während der beiden kritischen Phasen der Flussmittelaktivierung und der Ausbildung intermetallischer Verbindungen auf kontrollierte Weise in die Lötverbindung übertragen werden kann. Beim Einsatz bleifreier Legierungen - bei denen mehr Wärme benötigt wird – sind die Anforderungen noch ausgeprägter. Herkömmliche Keramik-Heizelemente versuchen diesen Prozess durch indirekte Parameter zu steuern. Im Gegensatz hierzu „erkennt“ die SmartHeat®-Technologie die speziellen thermischen Anforderungen direkt an der Lötstelle und liefert zur Sicherung einer zuverlässigen Lötverbindung die exakte Wärmemenge während der beiden kritischen Phasen.

Das Ziel eines jeden Unternehmens in der Elektronik-Industrie ist es, qualitativ hochwertige, zuverlässige Produkte herzustellen und gleichzeitig höchste Produktivität zu erreichen. Dies hängt weitgehend von der Prozesssteuerung ab. Um diesem Ziel gerecht zu werden, hat Metcal Lötsysteme entwickelt, die auf der SmartHeat®-Technologie basieren. Hinter dieser Technologie verbirgt sich folgendes: Die Wärme wird direkt vom Heizelement an die Lötstelle abgegeben. Das Heizelement in der Lötpatrone „erkennt“ die thermische Last und regelt die Leistung entsprechend dem Bedarf sofort nach. Die Temperatur an der Spitze bleibt so auf einem konstanten Niveau. Dies ist besonders bei höheren thermischen Ansprüchen bleifreier Anwendungen von großer Bedeutung. Die Gefahr einer Schädigung von Bauteilen oder Leiterplatten wird auf ein Minimum reduziert. Aus den nachstehenden Beschreibungen wird ersichtlich, dass die SmartHeat®-Technologie besonders beim Arbeiten mit bleifreien Legierungen große Vorteile bietet. Eine Prozesssteuerung auf gleichbleibend hohem Niveau wird mit dieser Technologie möglich.

Präzise Lötspitzenwahl – Der Wärmeübertragungsfaktor

Bei der erfolgreichen Herstellung einer Lötverbindung überträgt die Lötspitze die Wärme vom Heizelement zur Lötstelle. Die richtige Wahl der Lötspitzengeometrie ist deshalb zur Vermeidung von Wärmeverlusten ausschlaggebend. Metcal bietet eine große Bandbreite verschiedenster Geometrien von Lötspitzen und Lötpatronen. Gleichfalls haben wir die Wärmeübertragungsfaktoren in Abhängigkeit der Spitzengeometrien und des Lötpunktes auf der Platine in einem Bewertungssystem dargestellt. Zusätzlich zur Bereitstellung eines thermisch wirksamen Lötspitzendesigns hat Metcal mittels des "Conductivity Factor" (Leitfähigkeitsfaktor) ein Bewertungssystem eingeführt, das dem Anwender bei der Wahl einer optimalen Lötspitzengeometrie eine Hilfestellung bietet. Zusätzlich kann auch mit Hilfe unseres Wattmeters die Energieanforderung der Lötstelle präzise bestimmt und somit die Wahl der geeignetsten Lötspitze / Lötpatrone erleichtert werden. Bleifreie Legierungen mit höheren Wärmeanforderungen machen solche Werkzeuge unabdingbar.

Konstante Temperatur macht Kalibrieren überflüssig

Nahezu alle die Leistungsfähigkeit von Lötsystemen beschreibenden Industrienormen nennen als ausschlaggebende Anforderung die Temperaturstabilität. Zur Erfüllung der geforderten Temperaturstabilität arbeiten herkömmliche Keramik- Heizsysteme mit Sensor, Heizelement und einem Temperatur-Sollwert, der vom Anwender eingestellt werden muss. Jeder dieser Faktoren unterliegt Schwankungen, so dass häufige Kalibrierungen erforderlich werden, um die Systemkonformität zu gewährleisten. Bei der SmartHeat®-Technologie ist die Wiederholgenauigkeit durch die molekularen Eigenschaften der Heizelement-Legierung definiert. Sie ändert sich nicht im zeitlichen Verlauf und stellt so langfristige Temperaturstabilität sicher, ohne dass Kalibrierungen erforderlich werden.

Ausschluss zu hoher Wärmezufuhr

Bei herkömmlichen Lötsystemen wird versucht, die Lötspitzentemperatur unter Verwendung von Sensoren und keramischen Heizelementen zu steuern. Dieses Verfahren bewirkt bedeutende Temperaturschwankungen an der Lötspitze, woraus sich zu hohe oder zu niedrige Wärmezufuhr und somit die Gefahr unzuverlässiger Lötverbindungen oder geschädigter Bauteile ergibt. Im Gegensatz hierzu „erkennt“ die SmartHeat®-Technologie den Energiebedarf der Lötstelle und steuert die Wärmezufuhr mit Präzision. Schwankungen der zugeführten Wärmemenge und das Risiko von Bauteil-Schäden sind ausgeschlossen.

Perfekt geeignet für bleifreie Verfahren

Für Lötverbindungen mit bleifreiem Lot sind die gleichen Schritte wie für herkömmliche Legierungen erforderlich; allerdings sind die thermischen Anforderungen höher. Anwender reagieren hierauf typischerweise mit einer Erhöhung der Lötspitzentemperatur, was jedoch kaum zur Erhöhung der zugeführten Wärmeleistung beiträgt. Im Vergleich zur herkömmlichen Technologie garantiert die SmartHeat®-Technologie eine genaue Prozesssteuerung, die gleichbleibend zuverlässige Lötverbindungen bei konstanten Betriebstemperaturen ermöglich

Optimierte Standzeit der Lötspitzen

Die Standzeit einer Lötspitze hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Korrosion durch Flussmittel, der Oxidation und der damit verbundenen Entnetzung. Bei höheren Lötspitzen-Temperaturen erhöht sich der Anteil dieser Faktoren erheblich. Die sich aus diesen chemischen Oberflächenreaktionen ergebende mangelnde Benetzung verleitet das Lötpersonal dazu, die Spitze stärker auf die Platine anzudrücken, was wiederum deren Lebensdauer merklich verkürzt.

Mit den Vorteilen der SmartHeat®-Technologie kann der Anwender im Vergleich zu konventionellen Systemen bei niedrigeren Temperaturen löten und in Verbindung mit richtiger Wahl und Pflege der Lötspitzen, deren Lebensdauer beträchtlich steigern.