Eine Dampfwolke tritt von rechts in einen leeren Raum ein.

Dampfphasenlöten

Wärmestress bei elektromechanischen Komponenten vermeiden

Komfort, Sicherheit und der Zugriff auf eine ganze Reihe von Funktionalitäten – das ermöglichen elektromechanische Komponenten. Selbst für den Einsatz in rauen Umgebungen halten Schalter und
Taster für IP-Anwendungen den Anforderungen mühelos stand. Inwiefern sich diese auch für den Dampfphasenlötprozess eigenen, hat Würth Elektronik eiSos in Zusammenarbeit mit IBL-Löttechnik untersucht.

Der Dampfphasenprozess

Siedeprozess

  • Erhitzung der chemisch inerten und elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit (Galden).
  • Es bildet sich eine Schutzgasatmosphäre die Oxidationen im Prozess ausschließt.


Lötvorgang

  • Der Werkstoffträger platziert die Leiterplatte in die Maschine.
  • Der Dampf kondensiert auf dem Lötgut bis die maximale Temperatur erreicht ist.

Getestete Komponenten

Der WS-TASV J-Hook SMT IP67 Tact Switch ist ein Schalter mit einer Größe von 6x6 mm, der eine J-Haken-Konstruktion besitzt.

Tact Switch 6x6 mm IP67

  • Stößellängen: 3,4 mm & 5,1 mm
  • Betätiggungskraft: 160 gf & 250 gf
  • Betriebsspannung: 12 VDC

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Der WS-TASV SMT IP67 Tact Switch ist ein Schalter mit den Maßen 6,2 x 4,1 mm

Tact Switch 6.2x4.1 mm IP67

  • Stößellänge: 2,5 mm
  • Betätigungskraft: 160 gf & 260 gf
  • Betriebsspannung: 12 VDC

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Der WS-DISV Small Compact SMT Flat Actuator mit Top Tape und einer Höhe von 1,27 mm ist ein kompakter, flacher Schalter

DIP Switch SMT 1.27mm

  • Verfügbare Polzahlen: 1 – 12
  • Betriebsspannung: 50 VDC

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Der WS-DISV Small Compact SMT Flat Actuator mit Top Tape und einer Höhe von 1,27 mm ist ein flacher Schalter

DIP Switch SMT 2.54mm

  • Verfügbare Polzahlen: 1 – 12
  • Betriebsspannung: 50 VDC

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Der WS-ROSV SMT IP67 Rotary Switch mit Pfeil-Aktuator und den Maßen 7x7 mm ist ein Drehregler.

Rotary Switch 7x7 mm

  • Varianten: Real und Complement Code
  • Polzahlen: 10 & 16
  • Betriebsspannung: 42 VDC

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Aufbau der Versuchsreihe

In den Versuchsreihen wurden im ersten Schritt die jeweiligen initialen Übergangswiderstände der verschiedenen Schalter und Taster vermessen. Auf 160 mm x 100 mm großen Testplatinen wurde zunächst eine bleifreie, No-Clean-Lotpaste aufgetragen und die elektromechanischen Komponenten von Würth Elektronik manuell bestückt.

In mehreren Chargen durchliefen die Testplatinen den Dampfphasen-Lötprozess im Dampfphasen-Lötsystem VAC 745 von IBL Löttechnik.

Neben typischen Standard-Lötprofilen, wurden die elektromechanischen Komponenten auch einem an die Belastungsgrenze hinsichtlich Laufzeit und Höchsttemperatur reichenden Lötprofil ausgesetzt. Einige Chargen durchliefen bis zu fünf mal den Dampfphasenprozess, um den maximalen Anforderungen von fünf Reflow-Zyklen, denen ein Bauteil laut IPC (TM-650) ausgesetzt werden darf, zu erfüllen.

Abschließend hat Würth Elektronik in seinem Prüflabor die Komponenten hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Lötverbindungen die elektrischen Eigenschaften der Komponenten umfassend geprüft.

Dieses Temperatur-/Zeitprofil zeigt den Standard- Lötprozess: Eine Überhitzung der Baugruppe während des Prozesses ist physikalisch augeschlossen

Dieses Temperatur-/Zeitprofil zeigt den Standard-Lötprozess: Eine Überhitzung der Baugruppe während des Prozesses ist physikalisch augeschlossen.

Das Temperatur-/Zeitprofil mit einer deutlich längeren Peaktemparatur zur Simulation der oberen Belastungsgrenze

Das Temperatur-/Zeitprofil mit einer deutlich längeren Peaktemparatur zur Simulation der oberen Belastungsgrenze.

Ausblick

Gegenwärtig laufen bereits Test mit weiteren Bauteilen von Würth Elektronik. Sobald Ergebnisse feststehen wird diese Seite entsprechend aktualisiert.