Beispiel des Erarbeitens einer Mikroflammlötanwendung

Aufgabenstellung:    

Eine Knopfzelle soll mit den Anschlussfahnen bündig direkt auf die Pads einer beidseitig bestückten Leiterplatte gelötet werden. 

Erste Idee:

Die Teile sollen in einer ersten Anlagenversion noch manuell in "Nester" eines Schrittschalttisches eingelegt und so der Lötstation zugeführt werden. Bei Prozesssicherheit sind dann weitere Schritte zu automatisieren.

Zuverlässigkeitsgründe verlangen nach der Mikroflammlöttechnik. Mit der Mikroflamme wird auch unter wechselnden Randbedingungen immer zuverlässig die vorgeschriebene Wärmemenge eingebracht.     

Probleme bei Lötkolben: 

  • Oxydschichten?
  • Anpressdruck?
  • Spitzenabnutzung?
  • Spalt Lötspitze <-> Objekt mit Zinn als Wärmebrücke korrekt gefüllt?     

Probleme bei Hallogenlicht oder Laser:

  • Veränderungen der Reflexion der Materialoberfläche beeinflussen direkt die Wärmeaufnahme
  • Lösungsmitteldämpfe des Flussmittels wirken als variable Wolkendecke!

Vorgehen zur Erarbeitung der Parameter:     

Für die Versuche werden unbestückte Leiterplättchen verwendet. Die Fixierung für die Versuche wird vereinfacht.

Beim Mikroflammlöten ist eine exakte und definierte Plazierung des Lötobjektes (Zielgebietes) notwendig. Die anfahrende Flamme soll ja die Wärme immer am gleichen Ort abgeben. Zielverschiebungen werden sofort mit Temperaturstreuungen beantwortet.
Manuelle Führung der Flamme ist  nicht geeignet    Die Streuungen der Treffer sind bei kleineren Teilen, wie etwa Steckern, Kontakten und so fort zu gross.

TIP 1

Die Konturen der Teile werden aus einem Hartholz manuell herausgeschnitten (oder gefräst). Es entsteht ein mehr oder weniger exaktes Nest. Ins Holz eingetriebene Passerstifte ergeben die präzise Ausrichtung, also beispielsweise immer linke Ecke an den Stift ansetzen.

TIP 2

Hartholz auf einen starken Flachmagneten aufkleben. Auf die Alu-Profilplatte der LA2001SS wird ein etwa 2 mm dickes Eisenblech aufspannen. Links eine Anschlagschiene aufs Blech und oben und unten je eine Anschlagschiene im gegenseitigen Abstand von Holzbreite + Padabstand montieren. Oberer Anschlag = Lötposition unteres Pad, untere Anschlag = oberes Pad. Das Zielgebiet wird durch diese beiden Anschläge mechanisch präzise zugeordnet. Der Teileträger "Hartholz" wird zum veritablen Werkzeug.
Für die ersten Gehversuche wird nur die Flammerwärmung, als Zylinder Z1, benötigt, also wird die Betriebsart auf <MODE 4> gestellt. Die Drahtvorschubeinheit wird, sofern es sich um eine vollausgerüstete LA2001SS handelt, vorerst einfach aus dem Arbeitsbereich weggedreht.     Aus dem Erfahrungsschatz heraus wird für diese Arbeit eine Düse No. 25 und ein Gasdruck von 60 mBar gewählt. Als Heizdauer T1 wird per Terminal bspw 0,3 Sekunden gewählt.

TIP 3

Für die Versuchsreihen bleibt man vorteilhafterweise immer auf dem gleichen Gasdruck.
Gleichzeitige Variation von mehreren Parametern versperrt sofort den Überblick <Was bewirkt was?>.

Woher kommt das Lötzinn?

Für erste Versuche ist es praktisch den Draht von Hand zu führen und die automatische Lotzufuhr vorerst aus dem Spiel zu lassen. Für das Abschmelzverhalten des Lotdrahtes wird so im wahrsten Sinne des Wortes das notwendige "Fingerspitzengefühl" gewonnen. Der Erweichungspunkt des Lotdrahtes wird "gefühlt". Eine Vorstellung für die benötigten Drahtvorschubverzögerungszeit wird ebenfalls gewonnen.
Ein erster Versuch mit T1 = 0,3 s zeigt keine Neigung zum Anschmelzen des bei Flammeintreffens bereits manuell seitlich an die Lotstelle leicht angelegten Lotendes.
In Schritten von 0,1 s wird die Heizzeit T1 erhöht. Bei 0,5s setzt Lotfluss ein und bei 0,6 s "läufts schon wie Butter". Diese Eckzahl T1 = 0,6 s kann später bei gleichen Randbedingungen als Richtwert für einen beliebigen automatisierten Lötplatz dienen. Die Beheizung ist nun grob im Griff. Die automatische Lotdrahtzufuhr wird nun geeignet angeordnet. Bei fixen T1 = 0,6 s wird mit T2 = 0,4 begonnen. Vorher muss natürlich die Steuerung von Mode 4 auf Mode 0 umgestellt werden. Das war's!      Der Rest ist eine geschickte Anordnung der Komponenten und eine geeignete Vorrichtung / Teilehalterung.