Die hohe Kunst des effizienten Kupferlackdrahtlötens

Seit mehr als 20 Jahren entwickelt und fertigt die EUTECT GmbH selektive Lötmodule für die Verarbeitung von Kupferlackdrähten. Durch die zunehmenden, thermischen Anforderungen zwischen Kupferlackdraht und Anschlüssen, beispielsweise in den Produkten der Automobilzuliefer- und Konsumgüterindustrie, steigen auch die Anforderungen an den Lötprozess. Aus diesem Grund investiert EUTECT kontinuierlich in die Verbesserung der selektiven Lötmodule.

„Im Grunde genommen haben wir es hier mit einem klassischen Hase-und-Igel-Rennen zu tun“, erklärt Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer  der EUTECT GmbH. Besonders durch die steigenden thermischen Anforderungen werden die Kupferlackdrähte kontinuierlich weiterentwickelt, um durch verbesserte Isolationsmaterialien eine optimale, thermische Widerstandfähigkeit zu gewährleisten. Des Weiteren werden durch die Weiterentwicklungen der Drahttechnologie die Bauformen minimiert sowie die Kosten reduziert. „Aus diesem Grund arbeiten wir daran, unseren Selektivlötprozess regelmäßig den neuen Materialien und Entwicklungen anzupassen. Gerade in der Automobilzulieferindustrie werden die Verbesserungen in der Kupferlackdrahttechnologie gerne aufgenommen, so dass wir regelmäßig Evaluationen im Kundenauftrag durchführen“, führt Fehrenbach weiter aus.

Ringdüse

Eine Herausforderung ist dabei, dass für den Lötprozess Weichlote verwendet werden, die bis zu Temperaturen von über 450°C verarbeitet werden, ohne dass dabei Oxidrückstände am Produkt verbleiben oder die Standzeiten der Lötsysteme drastisch beeinflusst werden. Mittels Schutzgasen kann der Bediener die Oxidbildung verhindern. „Aus diesem Grund haben wir schon vor Jahren damit begonnen, unseren Selektivlötprozess für das Löten von Kupferlackdraht zu optimieren. Dabei sollte nicht nur die Bildung von Oxiden verhindert, sondern es sollten auch Lotperlen und Lotspritzer vermieden sowie die Gesamtkosten des Lötprozesses reduziert werden“, resümiert Fehrenbach. Wichtig ist dabei auch, welche Flussmittel, Lote und Schutzgase im Lötprozess eingesetzt werden.

Insgesamt muss die Lötanlage den besonderen Anforderungen des Kupferlackdrahtlötens angepasst sein. Bei den Hochtemperaturanwendungen von über 450°C werden Modulbauteile wie Lötdüsen, Pumpen und Lottank besonders beansprucht. „Es ist wichtig, für diese Bauteile die richtigen Materialien während der Entwicklung des Lötmoduls auszuwählen, denn unsere Kunden erwarten von unseren Produkten eine hohe Standzeit“, erklärt Fehrenbach. Aus diesem Grund hat sich EUTECT schon früh für den Einsatz von Stahl, Titan, Keramik, speziellen Verbundwerkstoffen und eigens entwickelte Beschichtungen entschieden.

Eine besondere Herausforderung besteht darin, die unterschiedlichsten Materialien, mit denen Kupferdrähte isoliert werden, ohne vorheriges Abisolieren zu verzinnen oder durch Löten zu kontaktieren. Neben Polyurethane werden Polyurethan plus Butyral, Polyesterimide, Polyesterimide plus Polyamid, Esterimid, dreifach isolierte Tex-E-Drähte in modifiziertem Polyester-Aufbau und viele weitere eingesetzt. Für Litzen auf Lackdrahtbasis dient in der Regel Naturseide, Nylon oder Kupron als Ummantelungsmaterial. Ohne das zusätzliche mechanische Abisolieren reduzieren sich zum einen die Maschineninvestition und zum anderen die Verarbeitungszeit um den Faktor 2 bis 4, je nach Drahtdicke.

Dabei werden beim eigentlichen Lötprozess unterschiedlichste Aufgaben durchgeführt. Das Entfernen des Isolierlacks wird durch das Eintauchen in die fließende Lotwelle durchgeführt. Die Lotwelle sorgt ebenso dafür, dass Oxide, Fette und andere Verunreinigungen an den zu lötenden Positionen entfernt werden. Bei einer Temperatur von über 450°C fördert die Lotwelle stetig oxidfreies Lot, wodurch die Prozessstelle permanent umspült, gereinigt und schlussendlich verzinnt oder verlötet wird. Da die Wärmeübertragung schnell erfolgt, werden eventuell benachbarte Kunststoffe und Vergussmassen thermisch nur gering belastet. Dadurch kann garantiert werden, dass Anschlüsse und Pins in der vorgesehenen Position bleiben. Diese Prozessschritte müssen reproduzierbar erfolgen. Aus diesem Grund setzt  EUTECT oft spezielle Greifer- oder Maskentechniken ein, die einen hohen, gleichbleibenden Qualitätsanspruch garantierten.

Selektives Kupferlackdrahtlöten (Quelle Bilder: EUTECT)

„Neben der Optimierung dieser Arbeitsschritte mussten aber auch die Prozesskosten neu bewertet werden“, erinnert sich Fehrenbach. Die schon erwähnte Reduzierung der Verarbeitungszeit um den Faktor 2 bis 4 ist dabei nur ein Teil. Ebenso wurde der Wartungsaufwand auf Grund der sorgfältigen Materialauswahl um den Faktor 10 reduziert. Noch deutlicher ist die Kostenreduktion beim Thema Oxide. „In der Regel müssen Oxide und Blei-Zinn-Krätze als Sondermüll entsorgt werden. D.h., dass diese Kosten bei einer Minimierung der Oxide verringert werden können. Einzelne Kunden produzierten in einem Dreischichtbetrieb pro Jahr ca. 4000 – 5000kg dieses Sondermülls. Nach Einführung unserer speziellen Schutzgas-und Lotrückführungsdüsen konnte der Anteil der Oxide um das Hundertfache pro Jahr reduziert werden“, fasst Fehrenbach zusammen.

Aber auch bei den Verbrauchsmitteln wurden die Kosten im Auge behalten. So kann zum Beispiel durch selektive und produktspezifische Flussmittelauftragsysteme und durch hermetisch dichte Flussmittelkreisläufe aus dem EUTECT Modulbaukasten der Flussmittelverbrauch gesenkt und der Service und Wartungsaufwand minimiert werden.

eutect.de