Die Sauter GmbH, Europas führender Hersteller für Lötstempel aus Hirrlingen im Landkreis Tübingen, lieferte unlängst den 250. Lötbügel aus. Darunter verstehen Fertigungstechniker einen Stempel oder Bügel, welcher exakt an die Form der zu verlötenden Bauteile angepasst ist. Daher auch der Begriff Bügellöten. Das dafür ideal geeignete Material ist allerdings sehr schwierig zu zerspanen. Daher richtet Sauter die Rohlinge durch Fräsen mit geringem Vorschub ab und führt anschließend eine Präzisionsbearbeitung per Funkenerosion durch. Die so erreichbaren Toleranzen liegen unter 10 µm.
Präzision ist das A und O beim Bügellöten
Thermoden-Lötanlagen sind in aller Regel sehr robuste Systeme, brauchen wenig Platz, löten energieeffizient und sind für lange Standzeiten bekannt. Damit eignet sich das Verfahren vor allem für Teile, die in hohen Stückzahlen automatisiert gefertigt werden. Das Problem dabei: Die Qualität der Lötstelle hängt direkt von der präzisen geometrischen Form der Thermode ab. Entsprechend liegen die üblichen Genauigkeitsanforderungen bei den seitlichen Schenkeln bei 0,5 ± 0,01 mm (Oberfläche Ra 0,2). Dies ist erforderlich, um später im Lötprozess die Einsinktiefe Mikrometergenau einstellen zu können – und damit das Anschmoren von Kabelisolierungen genauso zu verhindern, wie eine mechanische Beschädigung von Dies (ungehäusten Chips).
Werkstoffbedingte Hürden bei der Thermodenherstellung
Thermoden bestehen in aller Regel aus niedrig gekohlten Legierungen (etwa Wolfram-Kupfer-Werkstoffe), welche sich bei den üblichen Löttemperaturen um die 300 °C nicht verformen und damit – außer der Wärme – auch die erforderlichen Presskräfte (zum Beispiel 60 N auf wenigen Quadratmillimeter Fläche) übertragen können. Das Material ist sehr korrosionsbeständig und verschleißfest. Letzteres ist allerdings ein entscheidender Nachteil für die mechanische Bearbeitung, denn es ist zäh und gleichzeitig ziemlich abrasiv. Der Span nimmt die beim Fräsen entstehende Wärme nicht auf. Bedingt durch diese Materialeigenschaften gibt es folglich immer wieder Friktionsprobleme an den Schneiden der Werkzeuge. Auch mit sehr geringem Vorschub ist es kaum möglich, dem Werkstück eine hochpräzise, wiederholbare Kontur zu geben.
Daher fertigt Sauter nur die Rohlinge mittels CNC-Zerspanung. Um die für das Thermodenlöten erforderlichen hohen Genauigkeiten zu erreichen, wird der Rohling anschließend per Funkenerosion bearbeitet. Die bestehenden Materialeigenschaften führen dabei zu vergleichsweise kurzen Erodierzeiten, was hochkonzentriertes Arbeiten erfordert.
Thermodenlöten – ein Reflow-Verfahren
Das Bügellöten zählt zu den Reflow-Verfahren, bei denen die in einem früheren Prozessschritt aufgebrachte Lotpaste wieder aufgeschmolzen wird, um eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Dazu wird die Thermode aufgeheizt und auf die Lötstelle gedrückt, bis das Lot schmilzt. Anschließend wird die Heizung abgeschaltet. Der Stempel verbleibt aber auf der Lötstelle, bis das Lot erstarrt ist. Erst danach wird der Stempel abgehoben. Daher lassen sich mit diesem Verfahren auch federnde Teile prozesssicher verlöten. Das Thermodenlöten eignet sich auch gut zum Weichlöten von Serienteilen ohne Leiterplatten, wie sie beispielsweise beim Anbringen von Kabeln an Batterieclips vorkommen.
Präzision ist das A und O beim Bügellöten
Thermoden-Lötanlagen sind in aller Regel sehr robuste Systeme, brauchen wenig Platz, löten energieeffizient und sind für lange Standzeiten bekannt. Damit eignet sich das Verfahren vor allem für Teile, die in hohen Stückzahlen automatisiert gefertigt werden. Das Problem dabei: Die Qualität der Lötstelle hängt direkt von der präzisen geometrischen Form der Thermode ab. Entsprechend liegen die üblichen Genauigkeitsanforderungen bei den seitlichen Schenkeln bei 0,5 ± 0,01 mm (Oberfläche Ra 0,2). Dies ist erforderlich, um später im Lötprozess die Einsinktiefe Mikrometergenau einstellen zu können – und damit das Anschmoren von Kabelisolierungen genauso zu verhindern, wie eine mechanische Beschädigung von Dies (ungehäusten Chips).
Werkstoffbedingte Hürden bei der Thermodenherstellung
Thermoden bestehen in aller Regel aus niedrig gekohlten Legierungen (etwa Wolfram-Kupfer-Werkstoffe), welche sich bei den üblichen Löttemperaturen um die 300 °C nicht verformen und damit – außer der Wärme – auch die erforderlichen Presskräfte (zum Beispiel 60 N auf wenigen Quadratmillimeter Fläche) übertragen können. Das Material ist sehr korrosionsbeständig und verschleißfest. Letzteres ist allerdings ein entscheidender Nachteil für die mechanische Bearbeitung, denn es ist zäh und gleichzeitig ziemlich abrasiv. Der Span nimmt die beim Fräsen entstehende Wärme nicht auf. Bedingt durch diese Materialeigenschaften gibt es folglich immer wieder Friktionsprobleme an den Schneiden der Werkzeuge. Auch mit sehr geringem Vorschub ist es kaum möglich, dem Werkstück eine hochpräzise, wiederholbare Kontur zu geben.
Daher fertigt Sauter nur die Rohlinge mittels CNC-Zerspanung. Um die für das Thermodenlöten erforderlichen hohen Genauigkeiten zu erreichen, wird der Rohling anschließend per Funkenerosion bearbeitet. Die bestehenden Materialeigenschaften führen dabei zu vergleichsweise kurzen Erodierzeiten, was hochkonzentriertes Arbeiten erfordert.
Thermodenlöten – ein Reflow-Verfahren
Das Bügellöten zählt zu den Reflow-Verfahren, bei denen die in einem früheren Prozessschritt aufgebrachte Lotpaste wieder aufgeschmolzen wird, um eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Dazu wird die Thermode aufgeheizt und auf die Lötstelle gedrückt, bis das Lot schmilzt. Anschließend wird die Heizung abgeschaltet. Der Stempel verbleibt aber auf der Lötstelle, bis das Lot erstarrt ist. Erst danach wird der Stempel abgehoben. Daher lassen sich mit diesem Verfahren auch federnde Teile prozesssicher verlöten. Das Thermodenlöten eignet sich auch gut zum Weichlöten von Serienteilen ohne Leiterplatten, wie sie beispielsweise beim Anbringen von Kabeln an Batterieclips vorkommen.
