Wellenlöten

Wellenlöten oder Schwalllöten ist ein Lötverfahren, mit dem elektronische Baugruppen (Leiterplatten) halb- oder vollautomatisch nach dem Bestücken gelötet werden.

Verfahren

Vorbereitung

Die Lötseite der Leiterplatte wird zunächst mit einem Flussmittel benetzt. Dies kann durch aufsprühen (Sprayfluxen) oder aufschäumen (Schaumfluxen) geschehen. Danach wird die Leiterplatte mittels Konvektionsheizung oder Infrarot-Strahlern vorgeheizt. Dies geschieht zum einen um den Lösungsmittelanteil des Flussmittels zu verdampfen (sonst Blasenbildung beim Lötvorgang) und um einen Temperaturverzug der Baugruppe durch einen zu steilen Temperaturanstieg beim nachfolgenden löten zu vermeiden.

Lötvorgang

Nun wird die Baugruppe über eine Lotwelle gefahren. Die Lotwelle wird duch pumpen von flüssigem Lot durch einen Spalt erzeugt.

Parameter

Die Löttemperatur liegt bei bleihaltigen Loten bei ca. 250° C bei bleifreien Loten ca. 30° höher.

Die Lötzeit ist so zu wählen, dass die Erwärmung die Leiterplatte und die wärmeempfindlichen Bauelemente nicht schädigt. Die Lötzeit ist die Berührzeit des flüssigen Lotes pro Lötstelle. Die Richtzeiten betragen für einseitig kaschierte Leiterplatten weniger als eine Sekunde und bei zweiseitig kaschierten Leiterplatten nicht mehr als zwei Sekunden. Bei Mehrleiterplatten gelten individuelle Lötzeiten.

Die Eintauchtiefe der Leiterplatte ist so einzustellen, dass ein Überspülen derselben von der Welle nicht möglich ist.

Der Durchzugswinkel liegt zwischen 5 bis 10°. Die Neigung der Transportbahn zum Lotschwall richtet sich nach dem Verlauf der Stiftreihen der Bauelemente. Bei überwiegend in Längsrichtung zum Schwall - also fließtechnisch günstigen verlaufenden Leitern - ist der Durchzugswinkel flacher zu wählen als bei überwiegend quer liegenden Stiftreihen. Bei größeren zusammenhängenden Kupferflächen (Schirmflächen) auf der Lötseite ist flach zu fahren, weil sonst das Lot an den Flächen ungehindert an der Leiterplatte entlang aus dem Lotbehälter der Wellenlötanlage fließen kann. Die Einstellung des Durchzugswinkels bestimmt auch die Lotdicke an den Lötstellen. Je flacher der Durchzugswinkel verläuft, desto mehr Lot verbleibt auf den Lötstellen. Die Gefahr der Tropfen- und Brückenbildung steigt jedoch. Je steiler der Durchzugswinkel, um so sparsamer ist die Lotablagerung.

Die Form der Welle ist Anwendungsabhängig und für das Endergebnis von entscheidender Bedeutung. Heutzutage gebräuchliche Wellenformen sind Chip-, Lambda- und Woerthmann-Wellen. Meist werden zwei Wellen direkt hintereinander verwendet, um auch komplexeren Lötsituationen gerecht zu werden. So können SMD-Bauelemente auf der Leiterplattenrückseite und THT-Bauelemente auf der Leiterplattenoberseite im gleichen Arbeitsschritt sicher auf der Platine verlötet werden.

Anwendung

das Wellenlöten findet vor allem Anwendung beim löten von Leiterplatten welche teilweise oder ausschließlich mit THT-Bauelementen bestückt werden. Von Bedeutung ist das Wellenlöten auch bei der Montage von SMD-Bauteilen auf der Platinenunterseite. Im Zuge der Miniaturisierung der Baugruppen wurde das Wellenlöten in den letzten Jahren in vielen Fällen durch das Reflow-Löten abgelöst, mit dem sich SMD-Bauelemente wirtschaftlicher montieren lassen.

Schutzgas

Heute findet das Wellenlöten in der Regel unter Schutzgas-Atmosphäre statt. Mit dem Einsatz von Stickstoff wird der nachteilige Einfluß des Sauerstoffs auf den Lötprozess vermieden.

Der Stickstoffeinsatz bietet die Möglichkeit Kosten zu reduzieren und den Prozess sicherer zu gestalten. Insbesondere Nacharbeit und Reparaturen von Lötstellen können vermieden werden.

Weitere Vorteile durch den Einsatz von Stickstoff als Prozessgas sind:

• Verbesserte Lötverbindungen durch höhere Benetzungsgeschwindigkeiten.
• Erheblich reduzierter Lotverbrauch durch reduzierung der Zinn-Blei-Oxide (Krätze).
• Reduzierter Flussmittelverbrauch, milder aktivierte Flussmittel.
• Sauberkeit der Flachbaugruppen
• Reduzierter Wartungsaufwand
• Umweltschonendes Löten
• Möglichkeit des Einsatzes bleifreier Lote

Variationen

Eine immmer mehr an Bedeutung gewinnende Variante des Wellenlötens stellt das selektive Wellenlöten dar. Hierbei wird nicht die ganze Baugruppe, sondern nur ein kleiner Teil davon mittels einer "Miniatur-Welle" gelötet. Der effektiv verlötete Bereich kann hier, abhängig von der Wellenform nur wenige mm² groß sein. Die Baugruppe wird hierfür mit einer Positioniereinrichtung genau über die Welle gebracht. Dieses Verfahren findet Anwendung, wenn auf einer Leiterplatte bereits viele SMD-Bauelemente in einem Reflow-Prozess gelötet wurden und nur wenige THT-Bauelemente velötet werden müssen. Ein zweiter thermischer Stress für die Leiterplatte und die darauf befindlichen Bauteile kann so vermieden werden.

Hinweis

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Wellenlöten aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.