Welche bleifreien Lotlegierungen und Flussmittel können beim Handlöten eingesetzt werden?

    Bei den bleifreien Drahtloten werden gegenwärtig vor allem Zinn-Silber-Kupfer- (Schmelzpunkt
    217-221°C), Zinn-Silber- (Schmelzpunkt 221°C) und Zinn-Kupfer-Legierungen (Schmelzpunkt
    227°C) verwendet. Diese drei Legierungen sind in allen Durchmessern, selbst als besonders feiner
    Draht, mit wasserlöslichen, No-Clean- oder Kolophonium-Flussmitteln lieferbar. Die Legierungen
    werden beim Handlöten auf bleifreie Produkte eingesetzt und können auch zusammen mit anderen
    bleifreien Legierungen verwendet werden.

Muss die Spitze des Lötkolbens bei bleifreien Lotlegierungen stärker erhitzt werden?

    Die Temperaturen sind beim Handlöten mit bleifreien Drahtloten nicht unbedingt höher. Die
    Lötspitze muss jedoch eine Temperatur von mindestens 371-427°C aufweisen. Beim Löten fällt die
    im Gegensatz zu herkömmlichen Sn63-Loten etwas langsamere Benetzung auf. Um eine gute
    Qualität zu erzielen, empfiehlt sich ggf. eine stufenweise Erhöhung der Kontaktzeit. Auch in der
    Oberflächenbeschaffenheit der Lötstelle fallen Unterschiede auf. Matte Lötstellen sind für die o. g.
    bleifreien Lote jedoch durchaus typisch. Mit der Verwendung bleifreier Lote mit hohem Zinngehalt
    ist außerdem eine verstärkte Erosion der Lötspitze verbunden, d. h., die Spitze des Lötkolbens
    muss häufiger ausgetauscht werden.

Was ist für die Nachbearbeitung bleifreier BGAs zu beachten?

    Die BGA-Komponenten sind beim Ablöten und Löten höheren Temperaturen ausgesetzt, da der
    Schmelzpunkt von Zinn-Silber-Kupfer beispielsweise bei 217-221°C liegt. Durch die gezielte
    punktuelle Erhitzung können Schäden an der Leiterplatte verursacht sowie - bei der Aufbringung
    von Komponenten - die Zuverlässigkeit der BGAs nachhaltig beeinträchtigt werden. Eine
    übermäßige Erhitzung sollte daher vermieden werden. Inzwischen gibt es hervorragende
    Lösungen für die Nachbearbeitung bleifrei gelöteter BGAs. Dabei wird punktuell eine genau
    berechnete Menge Luft oder Stickstoff unter die Komponente geleitet. Durch diese
    Verfahrensweise und eine verbesserte Unterseite wird die Überhitzung verhindert.

Welche Flussmittel können für die Nachbearbeitung bleifreier Lötstellen verwendet werden?

    Das bleifreie Löten unterscheidet sich in dieser Hinsicht nicht vom Löten mit Sn63. Bei den
    Flussmitteln gibt es wasserlösliche, No-Clean- und Kolophonium-Systeme, die ganz speziell auf die
    beim Handlöten und bei der Nachbearbeitung wesentlichen Erfordernisse zugeschnitten sind. Auf
    Grund der stärkeren Konzentration der enthaltenen Aktivierungsmittel sind Lote mit
    wasserlöslichen Flussmitteln besser lötbar. Lote mit No-Clean-Systemen, die schwach
    konzentrierte organische Säuren enthalten, sind im Vergleich nicht so gut lötbar und neigen bei
    sehr hohen Temperaturen stärker zur Deaktivierung.

Ist beim Löten mit bleifreien Legierungen eine stärkere Rauchbildung zu erwarten?

    Für das bleifreie Löten wurden neue Flussmittel entwickelt, deren Systeme hitzebeständiger sind.
    Diese Flussmittel zersetzen sich auch bei den mit bleifreien Loten verbundenen geringfügig
    höheren Prozesstemperaturen nicht.

Muss beim Handlöten unter Stickstoff gearbeitet werden?

    Wenn ein speziell für bleifreie Prozesse entwickeltes Flussmittel verwendet wird, ist der Einsatz
    von Stickstoff bei der Nachbearbeitung nicht zwingend erforderlich. Bei Markenprodukten können
    Sie i. d. R. davon ausgehen, dass das Flussmittel auch bei höheren Löttemperaturen aktiv bleibt.
    Flussmittel für Drahtlote und Flussmittelgels für die Nachbearbeitung enthalten stabile
    Aktivierungsmittel und Kolophoniumharze, die genau auf die Einsatzbedingungen der Legierung
    und die Prozesstemperaturen abgestimmt sind. Unter Stickstoff wird jedoch die
    Oxidationsbereitschaft herabgesetzt, d. h., hier wird dieselbe Qualität mit weniger Flussmittel und
    schwächeren Aktivierungsmitteln erzielt.

 Wie kann ein gutes und dennoch leicht zu handhabendes bleifreies Handlötverfahren entwickelt werden?

    Eine neue Studie, deren Ergebnisse im Dezember 2004 von TechSearch International im "Lead-
    free Update" veröffentlicht wurden, weist darauf hin, dass Handlöten im Vergleich zu bleifreiem
    Wellenlöten und SMT schwieriger umzusetzen ist.

    Das könnte daran liegen, dass Handlöten eher bedienerabhängig ist als Reflow- und Wellenlöten.
    Außerdem ist die Oberflächenspannung in bleifreien Lotlegierungen etwas höher. Auch die
    Benetzung oder Ausbreitung geht im Vergleich zu 63/37 etwas langsamer vonstatten.

    Bedienungsprobleme und mangelnde Benetzung lassen sich nur durch eine entsprechende
    Optimierung des Lötvorgangs verhindern. Um etwaige Probleme zu vermeiden, verwenden Sie
    einen Flussmittelgehalt von 2-3 Gew.-% im Drahtlot sowie eine Lötkontakttemperatur von 371-
    427ºC. Ein Zinn-Silber-Kupfer-Lot (SAC) wird außerdem bessere Fließeigenschaften aufweisen als
    eine Zinn-Kupfer-Legierung (SnCu).

    Die größten Schwachstellen beim bleifreien Handlöten sind kalte Lötstellen, schlechte Benetzung
    und Entnetzung. Solche Probleme können jedoch vermieden werden.