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Mittwoch, 28 Dezember 2022 10:59

Das ist die alte Adams Rhethoric, daß man die Schuld Gott oder andern Menschen gibt

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Geschätzte Lesezeit: 3 - 6 Minuten
Ein Scheck für neue Anlagen ist vom Manager schnell ausgestellt – aber manches Lötproblem ließe sich günstiger und effektiver lösen Ein Scheck für neue Anlagen ist vom Manager schnell ausgestellt – aber manches Lötproblem ließe sich günstiger und effektiver lösen Bild: Adobestock

Christoph Lehmanns scharfsinnige Bemerkung bezieht sich auf das Paradies und die Tatsache, dass Gott dort einen Baum hinstellte, obwohl er doch wusste, dass seine Kreation das Gebot übertreten und einen Apfel klauen würde. Aber was hat das mit dem Löten zu tun?

Übrigens steht nichts von einem Apfel in der Bibel. Auch der Koran spricht nur von einer ‚Frucht', und so hatte Gott wohl kaum einen Apfelbaum gepflanzt, sondern vielleicht Reben. Oder naschte Eva gar an Feigen? Immerhin war es eine – nach menschlichem Ermessen – sehr drakonische Strafe des liebenden Gottes, die beiden Obstdiebe aus dem Paradies zu jagen ... und das für trivialen Mundraub.

Abb. 1: Adam und Eva [2] – beide fühlten sich völlig unschuldig an ihrem unsanften Abschied aus dem ParadiesAbb. 1: Adam und Eva [2] – beide fühlten sich völlig unschuldig an ihrem unsanften Abschied aus dem Paradies

Lötmasken der Firma Röchling, die sowohl für den SMT-, den Reflow- und den Schwalllötprozess geeignet sindLötmasken der Firma Röchling, die sowohl für den SMT-, den Reflow- und den Schwalllötprozess geeignet sindEs verwundert hingegen kaum, dass Adam die Schuld an dem Rausschmiss nicht unbedingt bei sich gesehen hat. Beim Löten und speziell bei dem Überhandnehmen des selektiven Lötens kann man ein ähnliches Phänomen beobachten. Dort wird gerne der EU mit ihrer RoHS-Richtlinie die Schuld gegeben, denn die höheren Temperaturen, die das bleifreie Lot bedingt, bekommen einigen Bauteilen nicht besonders gut. Andererseits klagen die Lötspezialisten an der Linie, dass die entsprechenden Ergebnisse von einem schlechten ‚Design' der Baugruppe stammen. Die Entwurfsspezialisten meinen hingegen, dass die Löter eben nicht löten können.

Die Vermarkter von Selektivlötanlagen mit ihren rosigen Versprechungen tragen genauso zu dem fragwürdigen Erfolg bei wie jene Manager, die lieber einen Scheck für eine Reihe Anlagen unterschreiben, als sich über die eigentliche Problematik schlau zu machen.

Selektivlöten ist nicht nur deswegen ein Kostenfaktor, weil es weit mehr Fehler erzeugt als ein gut kontrollierter Schwalllötvorgang oder eine Reflowproduktion, sondern weil es eben einen zusätzlichen Produktionsschritt einführt (und oft sogar mehrere) mit all den anfallenden Zusatzkosten durch Platzbedarf, notwendige Spezialisten und Kontrollschritte.

Es kann Einem grausen, wenn man in Großproduktionen Reihen von Selektivlötanlagen antrifft, die alle summen und brummen. Welche Methoden verwendet werden und warum, hat eine große Bandbreite, die von der Handlöterei bis hin zum Laserlöten reicht.

Grundsätzlich lassen sich einige der Problemstellungen bereits an der Schwalllötanlage mit Masken (aus Titan?) angehen. Das ist nicht ganz einfach, kann aber die Anschaffung einer weiteren teuren Anlage verhindern.

Selektivlöten mit MinischwallSelektivlöten mit MinischwallEine offensichtliche Methode ist das Handlöten, bei der man bereits eine große Auswahl hat. Der traditionelle Lötkolben ist bekannt, auch Heißluftdüsen sind nicht mehr selten, und Lötpinzetten sowie Stangen/Bügel-Lötkolben für das gleichzeitige Aufschmelzen von zwei oder mehreren Lötstellen haben ebenfalls einen Markt gefunden. Gelegentlich versucht sich einer mit Infrarotheizung oder gar dem Laser an den noch zu lötenden Teilen.

Handlöten ist sehr schwer zu kontrollieren und langsam. Deswegen kann man diesen Schritt nur in kleineren Produktionen gehen.

Diese grundsätzlichen Methoden zu automatisieren ist selbstverständlich der logische nächste Schritt. Das kann mit Robotern geschehen, wie oft in den Autozulieferungsfirmen beobachtet wird, oder aber mit ganzen Maschinenzellen, wobei Minischwall, Tauchanlagen, Laserinstallationen und Heißluft wohl am verbreitetsten sind.

Dass bei allen Verfahren Probleme anstehen, erkennt man aus den Bemühungen der Maschinenhersteller, den Anwendern hilfreich unter die Arme zu greifen und ihnen Vorgaben anzubieten, die beim Entwurf berücksichtigt werden sollten. Nicht alleine, dass diese guten Ratschläge für jeden Anlagentyp anders sein werden, sondern es ist auch ein Zeichen, dass man die Schuld für die sicherlich erzeugten Fehler, gerne von sich weist: „Es ist nicht unsere Maschine, sondern euer Produkt!“

Beim Handlöten wird das Flussmittel meistens als Seele im Draht geliefert. Bei Maschinen muss es ‚selektiv' vor dem Lötvorgang aufgetragen werden, was bei vollbestückten Baugruppen nicht ganz einfach ist. Hier werden Tauchbäder, Minischwalle und Sprühverfahren angeboten, bevor die Leiterplatte beheizt wird. Vorheizung ist meist geboten, weil sonst Verwerfungen vorkommen. Denn die Leiterplatte nur lokal zu erwärmen führt zu inneren Spannungen.

Nach eigenem Empfinden frei von jeder Schuld: Wilhelm Buschs jugendliche Antihelden Max und MoritzNach eigenem Empfinden frei von jeder Schuld: Wilhelm Buschs jugendliche Antihelden Max und Moritz

Dann manövriert man alles schön genau auf einen Minischwall oder fährt über ihn hinweg – in der Hoffnung, dass keine anderen Bauteile beeinträchtigt werden. Die Bilder der Maschinenhersteller in ihren Veröffentlichungen zeigen meist nur die einfachsten Konstellationen, die selbst ein Trottel löten könnte. Was in Wirklichkeit gefordert wird, fällt oft unter den Tisch, denn das stört beim Verkauf. Doch wäre es nicht eher verkaufsfördernd, wenn man dem Kunden zeigte, dass man auch schwierigste Vorgaben erfolgreich meistern kann?

Laserlöten, hier bei einer Laserleistung von 60 WattLaserlöten, hier bei einer Laserleistung von 60 WattDer Laserlötprozess ist abhängig von der Art des zu verwendenden Lotes (Draht, Preform oder Paste). Im Fall von Lötdraht wird die Bestrahlung vor dem eigentlichen Lötprozess durchgeführt und der Draht dann auf dem Pad geschmolzen. Das hilft auch dabei, das im Draht vorhandene Flussmittel nicht überall hinspritzen zu lassen. Bei Vorform oder Paste wird das viel schwieriger, und man muss herausfinden, wie die Energie am besten verabreicht wird. Denn sonst kleben mehr Lotpartikel an der Glasumfassung als an der Lötstelle.Typisch sind hier Diodenlasermit Wellenlängen um die 800 nm bzw. 980 nm und 50- bis 100-Watt.

Egal welche Methode eingesetzt wird: Eines der Hauptprobleme sind die Rückstände auf der Baugruppe, die korrosiv und leitend sein können und somit zum verfrühten Ausfall des Produkts beitragen. Je kleiner die Bauteile, je enger sie aneinander gerückt werden und je niedriger die Spalten, vor allem unter den größeren Bauteilen sind, desto kritischer sind Verschmutzungen.

Mit den verschiedenen Selektivmethoden werden häufig andere Flussmittel und somit andere Chemikalien auf die Leiterplatte gebracht, die sich vom ursprünglichen Flussmittel des ersten Lötprozesses unterscheiden. Nicht nur, dass damit das Reinigen komplizierter wird, denn das Lösemittel und die Methode müssen an die Chemikalien angepasst werden. Auch die Möglichkeit, dass es zu unerwünschten chemischen Reaktionen kommt, ist erhöht.

Die Zuordnung der Schuld wird somit irrelevant, wie so häufig. Um im Religiösen zu verweilen wird hier der Teufel mit dem Beelzebub ausgetrieben.

Referenzen

[1] Christoph Lehmann (1579–1639), deutscher Schriftsteller, Schuldirektor und Stadtschreiber in Speyer, aus: Lehmann, Florilegum Politicum, Politischer Blumengarten, 1630
[2] Albrecht Dürer, Adam und Eva, zweiteiliges Gemälde, das im Museum del Prado (Madrid) ausgestellt wird, die Tafeln gelten als erste autonome Nacktdarstellung im transalpinen Raum
[3] Heinrich Christian Wilhelm Busch (1832–1908) Dichter und Zeichner, der wohl – neben Lee Falk und Hal Foster – als einer der Urväter der Gattung ‚Comics' von Disney bis zu japanischen Manga gelten kann

Literatur

Gerjan Diepstraten: Design Improvements for Selective Soldering Assemblies [www.itweae.com/sites/default/files/technical-papers/GJD%20Paper%20-%20Design%20Improvements%20for%20Selective%20Soldering%20Assemblies%2012-9-2015.pdf]
Reid Henry: Practical Methods for Evaluating and Qualifying Selective Soldering Systems [https://rpsautomation.com/wp-content/uploads/2021/10/Practical-Methods-for-Evaluating-and-Qualifying-Selective-Soldering-Systems-1.pdf]
Omar García et al.: Selective Reflow Rework Process, IPC Apex Expo Conference Proceedings [www.circuitinsight.com/pdf/selective_reflow_rework_process_ipc.pdf]
Xiang Wei et al.: ‚Partially-Activated' Flux Residue Influence on Surface Insulation Resistance of Electronic Assembly; SMTA Proceedings 2015, Rosemont, Il. [https://www.circuitinsight.com/pdf/partially_activated_flux_residue_influence_smta.pdf]

Bildquellen

www.roechling.com, www.kurtzersa.dewww.wolf-produktionssysteme.de

 

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 12
  • Jahr: 2022
  • Autoren: Armin Rahn

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