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Exklusive Insider-Einsichten in die Arbeit der Platinenbestücker (EMS Dienstleister) | Update

Nach unserem Artikel über die Herstellung von Grafikkarten und der unerwartet hohen Resonanz darauf, wollen wir heute die ganz Neugierigen mit noch mehr Details "füttern", denn solche Informationen und Einblicke hinter die Kulissen sind zwar ein vermeintliches Nischenthema, vor dem sich die meisten Redaktionen geflissentlich scheuen, aber auch diese Themen haben ihre Daseinsberechtigung...

Die SMD-Bauteile sind bisher nur auf die Lotpaste gedrückt worden. Daher müssen diese jetzt auch noch verlötet werden. Dazu sind mir 2 Verfahren bekannt: Reflow und Dampfphase. Bei beiden Verfahren wird, wenn auch auf unterschiedliche Weise, die Lotpaste zum Schmelzen gebracht. Diese verbindet sich dann mit Hilfe des Flussmittels mit den Bauteilen und der Leiterplatte.

 

Reflow-Löten

Speziell bei größeren Fertigungslinien wird meistens auf Reflow-Lötanlagen gesetzt. Die Reflow-Lötanlagen sind grob beschrieben nichts anderes als große Öfen mit mehreren Temperaturzonen durch die die bestückten Leiterplatten mit einem Band transportiert werden. Hier sieht man die Temperatureinstellungen für die einzelnen Temperaturzonen bei einer Grafikkarte:

Abbildung 17: Temperaturen im Reflowofen

Wird eine andere Grafikkarte oder einfach allgemein eine andere Leiterplatte, so werden die Temperaturen angepasst. So eine Reflow-Lötanlage sieht letzten Endes so aus:

Abbildung 18: Reflow-Lötanlage

Stark vereinfacht, kann so eine Reflow-Lötanlage wie folgt dargestellt werden:

Abbildung 19: Schemata einer Reflowlötanlage

Die Heizplatten befinden sich (wie auf der Zeichnung gut zu erkennen ist) meistens ober- und unterhalbe des Förderbandes. Dieses Förderband ist normalerweise nur auf der Seite der Leiterplatten, damit diese schön von oben und unten beheizt werden können. Über die Geschwindigkeit des Förderbandes wird damit natürlich auch Einfluss auf den Lötprozess genommen.

Der Temperaturverlauf an den zu lötenden Bauteilen kann dann beispielsweise wie folgt aussehen:

Abbildung 20: Temperaturverlauf der Leiterplatte in einer Reflowanlage

Die Kunst dabei ist es, den besten Kompromiss zwischen Lötqualität, Dauer der hohen Temperaturen und geringen Temperaturschocks zu finden.

 

Dampfphase

Beim SMD-Löten mit der Dampfphase wird ein anderer Ansatz verfolgt. Hier wird die Leiterplatte mit den bestückten Bauteilen in eine Kammer gefahren. In dieser Kammer wird eine Trägerflüssigkeit erhitzt, so dass diese dampft. Durch das Kondensieren an der Leiterplatte und den dazugehörigen Bauteilen wird die Wärme übertragen. Die genauen Temperaturen an den Bauteilen werden über die Verweildauer, die Dampftemperatur und die Menge geregelt.

Abbildung 21: Schemata einer Dampfphasenlötanlage

Der wahrscheinlich meistgenannte Vorteil der Dampfphase besteht in der guten Wärmeübertragung. Ein weiterer Vorteil ist, dass stellenweise aktivere Flussmittel verwendet werden können. Dennoch wird bei den meisten größeren Fertigungslinien auf die klassische Reflow-Technik gesetzt. Dies hat mehrere Gründe: Die Trägerflüssigkeit war früher als umweltschädlich bekannt. Einige SMD Bauteile sind in den Datenblättern nur für die Reflowprozesse freigegeben. Zusätzlich ist der Abkühlprozess meist nicht so kontrolliert wie bei Reflow-Lötanlagen, was den Tombstone-Effekt begünstigt.