Was ist Reflowlöten? – Grundlagen und Anwendung
Reflowlöten, auch bekannt als Wiederaufschmelzlöten, ist ein Verfahren zur Verbindung von elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte. Dabei werden die Lötstellen durch das Erhitzen des gesamten Boards auf eine festgelegte Temperatur gebracht, sodass das Lot schmilzt und die Bauteile miteinander verbindet. Dieses Verfahren wird häufig bei der Herstellung von Elektronik eingesetzt. Zunächst wird eine Lotpaste auf die Leiterplatte aufgetragen, anschließend werden die Bauteile positioniert und die Baugruppe schließlich in einem Reflow-Ofen erwärmt.
Schritte beim Reflowlöten
Der Ablauf bei der Bestückung mit dem abschließenden Löten im Reflow-Ofen kann in drei Schritte unterteilt werden:
- Lötpaste auftragen: Die Lötpaste wird anhand des Schablonen- oder JetPrint-Verfahrens auf die Leiterplatte aufgebracht, bzw. gedruckt.
- Bauteile platzieren: Die SMD-Bauteile werden auf die zuvor aufgebrachten Pastendepots der Leiterplatte gesetzt.
- Reflow-Ofen: Die Baugruppe wird durch den Reflow-Ofen geleitet, der sie in mehreren Phasen erhitzt und anschließend abkühlt. Die Bauteile sind nun verlötet.
Was passiert im Reflow-Ofen?
Das Reflowlöten ist komplexer, als es zunächst erscheint. Um den Prozess für die verwendete Lötpaste qualitativ hochwertig umzusetzen, muss ein vom Hersteller vorgegebenes Lötprofil eingehalten werden. Der darin geforderte Temperaturverlauf wird im Ofen durch verschiedene Zonen realisiert.
Die Phasen im Reflowlötprozess
- Vorheizen: In dieser Phase wird die Leiterplatte zusammen mit den Bauteilen langsam auf etwa 100-150 °C erwärmt. Dies dient dazu, die Leiterplatte und die Bauteile vor dem Löten vorzuwärmen und Spannungen durch Wärme zu reduzieren.
- Soak (Stabilisierungsphase): Während dieser Zeit wird das Flussmittel in der Lötpaste aktiviert. Es entfernt Oxidschichten von den Pads und Anschlüssen und verbessert die Benetzung des Lötmittels. Die Temperatur bleibt konstant, um die Wärme gleichmäßig zu verteilen.
- Reflow (Aufschmelzen): In diesem Schritt wird die Lotpaste erhitzt, bis sie die höchste Temperatur (Peak) erreicht und aufschmilzt. Diese Temperatur darf die maximal erlaubte Temperatur der Bauteile nicht überschreiten.
- Abkühlen: Die gesamte Baugruppe wird abgekühlt und ist nun bereit für die Weiterverarbeitung.
Durch eine sorgfältige Optimierung des Lötprofils kann sichergestellt werden, dass die Lötverbindungen von hoher Qualität sind und die Bauteile nicht beschädigt werden.
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Vor- und Nachteile des Reflow-Lötens
Vorteile:
- Automatisierung: Das Reflowlötverfahren kann vollständig automatisiert durchgeführt werden.
- Hohe Präzision: Es ermöglicht die Herstellung präziser Lötverbindungen durch enge Prozessfenster.
- Zuverlässigkeit: Das Reflowlötverfahren sorgt für zuverlässige elektrische und mechanische Verbindungen.
- Effizienz: Diese Methode ist kosteneffektiv für das Löten von Leiterplatten mit SMD-Bauteilen.
Nachteile:
- Hohe Temperaturen: Der Reflowprozess erfordert hohe Temperaturen, die empfindliche Bauteile beschädigen können.
- Ungleichmäßige Erwärmung: Die Erwärmung der Platine erfolgt nicht immer gleichmäßig, was zu Lötfehlern führen kann.
- Komplexität: Das Reflowlöten ist komplexer als andere Löttechniken und erfordert spezielle Ausrüstung wie Thermodatenlogger.
- Hohe Kosten: Die Anschaffung und Wartung der Reflow-Lötanlagen kann kostenintensiv sein.
Fazit: Trotz der Nachteile ist das Reflow-Löten heutzutage die gängigste Methode bei der Verarbeitung von SMD-Bauteilen. Der hohe Durchsatz und die hervorragenden Ergebnisse bei einem optimal eingestellten Prozess überwiegen die Nachteile gegenüber anderen Verfahren.
Anwendungsbereiche für das Reflowlöten
Das Reflowlötverfahren findet Anwendung in der professionellen Elektronikfertigung. Es dient hier zur Herstellung der Verbindungen an SMD (engl. Surface Mounted Device) und THR (engl. Through-Hole Reflow oder PIP, engl. Pin in Paste) Bauteilen. Für Bauteile mit Anschlussdrähten, also THT (engl. Through-Hole Technology), werden andere Verfahren wie Wellen- oder Selektivlöten eingesetzt.
