Lernfeld 10 · Prüfung Teil 2

Lötverfahren und Leiterplattenfertigung

Lötverfahren in der Baugruppenfertigung: Reflow, Welle, Selektiv- und Handlöten, Lotpaste, Benetzung und IPC-A-610 kurz erklärt.

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Darum geht es

In der Serienfertigung werden SMD-Bauteile meist im Reflow-Verfahren gelötet. Ein Schablonendrucker trägt Lotpaste auf die Pads auf, der Automat bestückt, und im Ofen schmilzt die Paste nach einem Temperaturprofil aus Vorheizen, Halten, Spitze und Abkühlen. Die Menge der Paste hängt von Öffnungsfläche und Schablonendicke ab. Bedrahtete Bauteile lötest du in der Wellenlötanlage: Fluxer, Vorheizung, Lotwelle, Abkühlung. SMD-Bauteile auf der Unterseite werden dafür vorher festgeklebt, damit die Welle sie nicht abspült.

Bleifreie Lote wie SnAgCu schmelzen höher als das frühere Zinn-Blei-Lot und benetzen etwas schlechter. Eine gute Lötstelle ist glatt, zeigt einen kleinen Benetzungswinkel und eine hohlkehlenförmige, konkave Form, die Lot und Anschluss sichtbar verbindet. Kugelförmiges Lot mit großem Winkel deutet auf fehlende Benetzung.

Die Abnahmekriterien beschreibt IPC-A-610 in drei Produktklassen: Klasse 1 allgemeine Elektronik, Klasse 2 Elektronik mit hoher Zuverlässigkeit ohne Dauerbetrieb, Klasse 3 Hochleistungs- und lebenswichtige Elektronik, die ohne Unterbrechung arbeiten muss. Für raue Umgebungen schützt ein Schutzlack (Conformal Coating) vor Feuchte und Verschmutzung; Steckverbinder und Prüfpunkte werden dabei abgedeckt.

Das solltest du dir merken

Reflow für SMD, Welle oder Selektivlöten für bedrahtete Bauteile.
Gute Benetzung zeigt einen kleinen Winkel und eine konkave Lotkehle.
IPC-A-610 Klasse 3 gilt für lebenswichtige und dauerhaft arbeitende Geräte.
SMD auf der Wellenseite vor dem Wellenlöten festkleben.

Formeln

Pastenvolumen je Öffnung: $V = a \cdot b \cdot d$; $V$ Volumen in mm³, $a$ und $b$ Kantenlängen der Öffnung in mm, $d$ Schablonendicke in mm (120 µm sind 0,12 mm)
Kontaktzeit an der Lotwelle: $t = \frac{l}{v}$; $t$ Kontaktzeit in s, $l$ Kontaktlänge in der Welle, $v$ Fördergeschwindigkeit in derselben Längeneinheit pro s

Typische Fehler in der Prüfung

Schablonendicke in µm nicht in mm umgerechnet, das Volumen ist dann um den Faktor 1000 falsch.
Fördergeschwindigkeit in m/min eingesetzt, ohne in mm/s umzurechnen.
Klasse 2 für Medizintechnik gewählt, die ohne Unterbrechung arbeiten muss.
Eine glänzende, aber kugelige Lötstelle als gut beurteilt.

Tipps aus der Werkstatt

Reflow-Reihenfolge: Lotpaste drucken, Pastenkontrolle (SPI), bestücken, Reflow-Ofen, AOI. THT-Bauteile kommen danach in die Wellen- oder Selektivlötanlage. Flussmittel entfernt Oxide und sorgt für Benetzung, es ist kein Lot.
Lötbrücken an Fine-Pitch deuten auf zu viel Paste, verschobenen Druck oder verschlissene Schablone; Grabsteineffekt auf ungleiche Benetzung beider Pads. Bleifreies SAC-Lot schmilzt mit etwa 217 °C deutlich höher als Sn63Pb37 bei 183 °C. RoHS ist der Grund dafür.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

23 Aufgaben zu „Lötverfahren und Leiterplattenfertigung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Geräte und Systeme 18.12.2020, Lernfeld 10; IPC-A-610, IPC J-STD-001. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.