Was ist Reflow-Löten?

Beim Reflow-Löten werden Komponenten mit Lötpaste auf Metallpads auf einer Leiterplatte befestigt und dann die gesamte Einheit Wärme ausgesetzt. Bei gleichmäßiger Wärmeeinwirkung auf die Komponenten und die Leiterplatte können die temporären Verbindungen zu dauerhaften Lötverbindungen werden. Reflow-Löten kann mit der traditionellen Durchgangslochtechnologie verwendet werden, obwohl es die Hauptmethode zum Verbinden von oberflächenmontierten Bauelementen (SMDs) ist. Der Zweck des Reflow-Lötprozesses besteht darin, die Leiterplatte und die Komponenten einer gleichmäßigen Hitze auszusetzen, die die Lötpaste schmilzt, ohne die Elektronik zu beschädigen. Das Reflow-Löten umfasst typischerweise vier unterschiedliche Stufen, von denen jede ein anderes Wärmeniveau beinhaltet.

Herkömmliches Löten beinhaltet typischerweise eine Durchgangsloch-Technologie, bei der Komponentenleitungen durch eine Leiterplatte geführt und dann beim Auftragen des Lötmittels einzeln erhitzt werden. Diese Art des Lötens kann zeitaufwändig sein und das Aufbringen von übermäßiger Hitze auf eine einzelne Komponente kann schädlich sein. Es ist auch schwierig oder unmöglich, traditionelle Methoden mit der Oberflächenmontagetechnologie (SMT) zu verwenden, bei der jede Komponente auf der Leiterplatte sitzt.

Lotpaste ist eine Verbindung, die aus Flussmittel und Lotpulver besteht. Das Flussmittel wirkt beim Reflow-Löten nicht nur als Oxidationsmittel, sondern kann auch dazu beitragen, eine SMD an Ort und Stelle zu binden, bis Wärme zugeführt wird. Die Paste wird manchmal durch traditionelle Dosiermethoden aufgetragen, obwohl sie oft mit einer Schablone auf die Platine gestempelt wird, um eine korrekte Platzierung zu gewährleisten. Probleme beim erstmaligen Auftragen von Lotpaste können später zu Geräteausfällen führen.

Nachdem die Lötpaste und die Komponenten auf eine Platine aufgetragen wurden, wird diese typischerweise in einen Reflow-Ofen gelegt und dann vier unterschiedlichen Temperaturprofilen ausgesetzt. Der Reflow-Lötprozess beginnt normalerweise mit einem anfänglichen Vorheizen, bei dem die Temperatur jede Sekunde zwischen 1.0 und 3.0 Grad Celsius (etwa 1.8 bis 5.4 Grad Fahrenheit) erhöht wird. Diese Vorwärmung ist normalerweise die längste der vier Stufen und kann dazu beitragen, dass flüchtige Stoffe im Flussmittel verdampfen, ohne die Komponenten durch Thermoschock zu beschädigen. Die zweite thermische Phase ist typischerweise zwischen einer und zwei Minuten lang und kann es dem Flussmittel ermöglichen, jegliche Oxidation von der Leiterplatte oder den Komponenten zu entfernen.

Während des dritten Teils des Heiz- und Kühlprozesses tritt typischerweise ein Lötrückfluss auf. Dieser Zeitraum kann als Zeit oberhalb des Liquidus (TAL) bezeichnet werden, da das Lot schmilzt, wenn die maximale Temperatur des Prozesses erreicht wird. An diesem Punkt haben die Metallpads auf der Leiterplatte und die Anschlüsse auf jedem SMD die gleiche Temperatur erreicht, wodurch sich starke Lötverbindungen bilden können. Nach einer bestimmten Zeit kann die letzte Kühlphase beginnen. Ein kontrolliertes Abkühlen der Komponenten kann einen thermischen Schock verhindern und einen erfolgreichen Reflow-Lötprozess sicherstellen.