Wahl des Flussmittels für das Löten von Coilcraft-Bauelementen

Idealerweise entfernt das Lötflussmittel alle oxidierten Anteile auf den zu lötenden Flächen und ermöglicht es dem Lot, dorthin zu fließen, wo es benötigt wird, um für sichere Lötverbindungen zu sorgen. Dieser Anwendungshinweis behandelt die Flussmittelwahl für das Löten von Coilcraft-Bauelementen. Lötflussmittel gibt es in vielen chemischen Zusammensetzungen und Aktivatorklassen. Die Flussmitteleigenschaften werden mit Attributen beschrieben, wie hoher Feststoffanteil, aggressiv, geringer Feststoffanteil, mild, wasserlöslich, aktiviert, synthetisch aktiviert, R (reines Kolophonium ohne Aktivator), RA (Kolophonium mit starkem Aktivator), RMA (Kolophonium mit mildem Aktivator), und No-clean, also Flussmittel, deren Rückstände nicht zwingend entfernt werden müssen. Während die genannten Attribute in der Elektronikbranche gängig sind, teilt die IPC J-STD-004 die Flussmittel in vier Zusammensetzungen ein: Kolophonium (Rosin, RO), Harz (Resin, RE), Organisch (OR) und Anorganisch (IN), und jede Zusammensetzung kann eine geringe, mäßige und hohe Wirksamkeit des Flussmittels bzw. der Flussmittelrückstände aufweisen. Der Standard unterteilt die Kategorien dann noch weiter in die Gewichtsanteile an Halogeniden. Flussmittel mit einem Halogenid-Gewichtsanteil von < 0,05 % werden als halogenfrei betrachtet.

In Tabelle 1-1 des Standards sind die vielen möglichen Kombinationen aufgeführt: http://www.ipc.org/toc/ipc-j-std-004b.pdf

Während die positive Wirkung von Flussmitteln auf den Lötprozess unbestritten ist, ist es leider nicht immer offensichtlich, welche Flussmittel gewählt werden sollten. Die Wahl eines geeigneten Flussmittels für das Löten von induktiven Bauelementen und Transformatoren erfordert das sorgfältige Abwägen vieler Aspekte. Zu diesen Aspekten gehören u. a.:

• Anschlussmaterial der induktiven Bauelemente oder Transformatoren
• Sauberkeit/Verunreinigung der Leiterplatten- und Bauteilanschlüsse
• Material der Leiterplatten-Anschlussflächen/-löcher
• Die Lotlegierung und -form (Draht (endlos), Stab, Paste) • Größe des Spulendrahts
• Gehäuseausführung – z. B. offen, teilummantelt, umspritzt, hermetisch dicht
• Prozessoptionen (Flussmittelbad, wässrige Reinigung, No-Clean, usw.)
• Wird das Bauelemented vergossen?
• Ist Halogenfreiheit erforderlich?

Coilcraft stellt drahtgewickelte Bauelemente in vielen Größen her. Während des Lötens und der Reinigung der Leiterplatten könnte Flussmittel durch die Docht- bzw. Kapillarwirkung in die Wicklung hineingezogen und dort festgehalten werden. Durch die Reinigung könnte das Flussmittel noch weiter in die Wicklungen getrieben werden. Bei den in unseren Chip- oder Gleichtaktdrosseln verwendeten Leiterquerschnitten können bereits geringe Mengen an sauren Flussmittelrückständen den Leiter oder die Isolierung beschädigen. Am häufigsten äußerst sich die Korrosion als grüne oder braune Verfärbung. Der Schaden kann sofort nach dem Prozess oder erst nach einiger Zeit sichtbar sein. Bei Bauelementen mit größeren Leiterquerschnitten kann es länger dauern, bis die Auswirkungen der Korrosion sichtbar werden. Eine Beschädigung der Leiterisolierung könnte per Sichtprüfung schwierig zu erkennen sein. Aus diesen Gründen wird das vollständige Entfernen aller Flussmittelrückstände empfohlen.

Flussmittel mögen oxidierte Schichten auf der Oberfläche entfernen und Lötverbindungen gut aussehen lassen, aber sie können das Bauelement auch angreifen, wenn sie zu aggressiv sind. Die am wenigsten aggressive Flussmittelkomposition, die noch eine zuverlässige Lötverbindung herstellt, ist die beste Wahl. Falls die Anschlüsse, Kontaktflächen oder -löcher aus Kupfer sind oder hohe Silberanteile aufweisen, könnten sie durch den Kontakt mit Luft oder Feuchte angelaufen oder oxidiert sein. In diesem Fall könnte man ein mildes oder aggressiveres, höher aktiviertes Flussmittel in Betracht ziehen. Bleiben aber Flussmittel oder Flussmittelrückstände zurück, kann dadurch der feine Draht in den Induktivitäten oder Transformatoren beschädigt werden. Daher sollte beim Löten feindrähtiger Bauelemente generell auf aggressive Flussmittel verzichtet werden.

Die Aktivatoren in wasserlöslichen Flussmitteln sind üblicherweise hygroskopisch (Feuchtigkeit aufnehmend) und könnten – bei unvollständiger Abreinigung – Leiter, Isolierung und Verbindung angreifen. Die Wirksamkeit dieser Aktivatoren erhöht sich mit zunehmender Temperatur. Aus diesen Gründen haben wir unsere Bedenken bezüglich der Verwendung wasserlöslicher Flussmittel für feindrähtige Bauelemente.

Für Leiterplatten, die mit einer Schutzlackierung versehen werden sollen, sollte die Kompatibilität mit dem gewählten Flussmittel geprüft werden, um das Anhaften der Beschichtung sicherzustellen. Einige Anbieter von Coating-Diensten können diese Prüfungen anbieten.

Umweltprüfungen wie der Kupferspiegeltest für Flussmittel geben Auskunft über die Flächenkorrosion, aber die Ergebnisse liegen erst nach 24 Stunden vor. Coilcraft empfiehlt, das Flussmittel, das Lot und jegliche Reinigungsverfahren mithilfe von Prüfungen auf Umgebungseinflüsse gemäß der Endanwendung zu verifizieren, um sicherzustellen, dass das Bauelement nicht durch die Materialien oder Prozesse beeinträchtigt wird.

Allgemeine Aussagen zu Flussmitteln und feindrähtigen Bauelementen sind aufgrund der Vielfalt der Aktivatorklassifizierungen, der AVT des Bauelements, der verwendeten Leiterquerschnitte sowie der Leiterplattenchemikalien und sonstiger Variablen notwendigerweise mehrdeutig. Daher kann das Dokument 1248-2 in der Fassung vom 5. Januar 2015 keine allgemein gültige Anweisung oder Empfehlung für die Verwendung einer Flussmittelart für alle Anwendungen sein und Coilcraft gibt keine Empfehlungen für bestimmte Flussmittel.
 

PCB Baugruppenreinigung und Coilcraft-Bauteile

Die Produkte von Coilcraft sind für eine Vielzahl von kommerziellen Reinigungssystemen geeignet. Viele unserer Kunden nutzen Reinigungsanlagen ohne Beanstandungen.

Bei Reinigungssystemen kommen allerdings viele Faktoren zusammen: z. B. Druck, Temperatur, Anzahl der Durchläufe und Reinigungslösungen. Reinigungslösungen können Neutralisationsmittel, oberflächenaktive Substanzen, Verseifungsmittel, Dispergiermittel und Entschäumer enthalten. Aufgrund der Vielzahl der Variablen für den Reinigungsvorgang ist es für Coilcraft nicht praktikabel, entsprechende Tests mit Reinigungsanlagen durchzuführen. Daher führt Coilcraft keine Prüfungen durch und gibt keine Empfehlungen in Bezug auf Reinigungssysteme.

Was Coilcraft prüft, ist die Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln gemäß der folgenden Spezifikation, aber diese Prüfung sollte nicht als Grundlage für die Wahl des Flussmittels dienen:
 

Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln

Spezifikation

Es darf keine Änderung im Erscheinungsbild oder Auslöschung der Markierung erfolgen.

Prüfmethode/-bedingung

Induktive Bauelemente müssen für sechs Minuten Wasser oder Alkohol standhalten.

Weitere Informationen:

Das Löten von Coilcraft-Bauelementen auf http://www.coilcraft.com/soldering.cfm