Lötmetallurgie

Weichlöten ist eine Methode zur Herstellung einer stoffschlüssigen Bindung. Weichlote (Tabelle) schmelzen nach DIN 8505 unter 450°C (Liquidus-Temperatur) vollständig auf. Überwiegend werden zinnhaltige bzw. Zinn-Basislote zum Weichlöten verwendet. Am weitesten verbreitet in der Elektronikfertigung ist für das Wellenlöten die Legierung Sn63Pb37 (in Gewichtsprozent; eutektische Zusammensetzung; Sn = Zinn, Pb = Blei) und für das Reflowlöten ebenfalls die eutektische Legierung Sn63Pb37, aber auch traditionell die Legierung Sn62Pb36Ag2 (Ag = Silber). Die Schmelztemperatur dieser Lote liegt in Abhängigkeit von der Zusammensetzung zwischen 179°C und 183°C. Bild Zustandsschaubild Sn-Pb zeigt das Zustandsschaubild der Legierungen aus Zinn und Blei. Die eutektische Zusammensetzung hat den niedrigsten Schmelzpunkt im Legierungssystem (183°C). Bei Arbeitstemperatur zeigt sie ausgezeichnete Fließfähigkeit und Spaltfüllungsvermögen.

Lötflächen-Beschichtungen sollen eine gute Benetzbarkeit bei Verwendung milder organischer Flussmittel aufweisen. Zur Legierungsbildung mit dem Weichlot müssen die natürlichen Oxidschichten aufgebrochen werden. Bei der Reaktion des Flussmittels mit den Metalloxiden entstehen gasförmige Substanzen, und das Grundmetall wird freigelegt. Bei hochschmelzendem Grundmetall löst das Weichlot die Oberfläche an, und durch Reaktion in der Schmelze bildet sich eine dünne Grenzschicht intermetallischer Phasen zwischen Lot und Grundmetall, die Legierungsschicht. Bei niedrigschmelzender Beschichtung auf dem Grundmetall, z. B. Heißverzinnung (HAL, HASL = Hot Air Solder Levelling), verschmilzt die Beschichtung mit dem Lot. Das Lot reagiert dann mit dem Grundmetall, bzw. mit der schon vorhandenen Legierungsschicht.

Bleifreie Lote: Das europäische Parlament und der Rat haben Vorschläge für eine Richtlinie über Elektro- und Elektronikaltgeräte sowie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in elektrischen und elektronischen Geräten veröffentlicht, siehe auch "links zum Stichwort bleifrei". Ein zentraler Punkt darin ist die Vermeidung von Blei in Elektronikschrott. Seit Beginn der 1990ger Jahre hat das Thema bleifreie Lote zu großen Untersuchungsprogrammen in Europa, Japan und den USA bezüglich der Anwendungstechnik und der Zuverlässigkeit bleifreier Weichlote geführt.

Online-Quellen:

Tabelle Weichlote

Tabelle Lötbare Oberflächen

T. Ahrens: Eine alte Technologie aufgewärmt? Bleifreies Wellelöten; Phase 1: Löversuche an einem doppelseitigen Testboard, productronic 6/2000(Zusammenfassung Bleifrei Wellenlöten Phase 1.doc)