Warum Lötbarkeitstest?

Eine gute und sehr fundierte Methode (verschiedene Normen behandeln das Thema) ist die Untersuchung der Bauteile mittels Lötbarkeitstester. Hierbei werden die Bauteile – am besten – schon im Wareneingang mit solch einem Gerät auf ihre Benetzbarkeit überprüft. Wenn das Ergebnis gut ist, können die Bauteile in die Produktion übergeben werden. Ist das Ergebnis nicht zufriedenstellend, bleibt immer noch genug Zeit, um die gesamte Charge zurückgehen zu lassen und Ersatz zu fordern oder anderweitig zu beschaffen, bevor es in der Produktion zu Engpässen kommt.

Werden keinerlei Maßnahmen zur Benetzbarkeitsverifikation durchgeführt, besteht die Gefahr, dass Bauteile am Ende des Produktionsprozesses obligatorische Tests nicht bestehen und alle bis dahin gefertigten Einheiten repariert oder abgeschrieben werden müssen. Im schlimmsten Fall kommt es dann auch zu Rückläufern aus dem Markt oder Lieferverzug. Die Folge- und Ersatzkosten, die sich aus einer solch nicht abgesicherten und unkontrollierten Produktionsmethodik ergeben, übersteigen leicht vorstellbar die Investitionskosten eines Lötbarkeitstesters.

Der Lötbarkeitstester

Die Lötbarkeitsprüfung gestaltet sich bei modernen, PC-geschützten Geräten denkbar einfach: zunächst werden Bauteiledaten und Testparameter mittels einer übersichtlichen Maske in der Software erfasst. Danach wird das Bauteil in eine Halterung eingeklemmt, mit Flussmittel benetzt und im Lötbarkeitstester fixiert.

Wird der Testlauf gestartet, erfasst die Software sämtliche relevanten Messwerte tabellarisch, gibt sie als Kurve aus und blendet die für die jeweilige Norm relevanten Eckdaten für eine Beurteilung der Lötbarkeit mit ein. Diese Testroutine sollte mit ca. 10 Bauteilen aus der gleichen Lieferung wiederholt werden, um einen Mittelwert zu erhalten.

Die Software bietet statistische Informationen zu Abweichung, Mittelwert etc. an. Unser Lötbarkeitstester bietet auch die Möglichkeit, während der Messung auf Wunsch automatisch ein Video des Testlaufs aufzunehmen und mit der Messung zu speichern. Er verfügt serienmäßig über eine Einrichtung zum Testen unter Stickstoff. Dazu wird beim Test automatisch eine Haube, die mit Hausstickstoff gespült wird, zusammen mit dem Prüfteil abgesenkt. Die Funktion kann in der Software einfach ein oder ausgeschaltet werden.

Messverfahren

Am gebräuchlichsten ist der Test mit einem Lotbad, in dem die gleiche Legierung ist (oder zum Testen auch verschiedene) wie in der Produktion verwendet wird. Hierzu wird das Bauteil mit voreingestellter Geschwindigkeit und Tiefe in das Lotbad eingetaucht. Die genauen Positionen des Bades und des Bauteils werden vor der Messung mit einem berührungslosen Sensor ermittelt. Vor dem dann erfolgenden Messzyklus wird das Lotbad automatisch mittels Rakel von Oxyd befreit. 

Mit Eintauchen des Bauteils entsteht zunächst eine Verdrängung des flüssigen Lotes, da das Bauteil nicht sofort oder nur verzögert Lot aufnimmt. Durch die hohe Oberflächenspannung des geschmolzenen Lotes entsteht ein starker Auftrieb, welcher gemessen wird. Nachdem das Bauteil auf Löt-Temperatur ist, beginnt die Benetzung und das Lot fließt an den zu benetzenden Flächen nach oben. Zusammen mit der vorher genannten Oberflächenspannung im flüssigen Lot entsteht so eine Zugkraft, welche ebenso gemessen wird. Der gesamte Messverlauf wird optisch als Kraft-Zeit-Kurve dargestellt. Sämtliche Einzelmesswerte sind natürlich auch als Tabelle vorhanden. Weiterhin kann das Gerät die Messwerte mathematisch aufbereiten und den Benetzungswinkel errechnen. Dieser Wert ist – im Gegensatz zu Kraftwerten – mit Ergebnissen anderer Bauteile vergleichbar. Auch dieses ist ein weiterer Vorteil des Gerätes. Ein Test mittels einer geschmolzenen Lotkugel findet ebenso häufig Anwendung.

Der Ablauf und die Messwerterfassung sind dabei dem Test in einem Lotbad sehr ähnlich. Nur wird hierbei eine geschmolzene Lotkugel verwendet und das Bauteil in X- und Y-Richtung mittels motorisierten Achsen genau über der Lotkugel positioniert. Diese Lotkugel muss vor jedem Test mittels Flussmittel von Oxyd gereinigt werden und nach dem Test ausgetauscht werden. Dazu werden Lotformteile in den gängigen Legierungen mitgeliefert. Das Lotkugelmodul des Geräts bietet die Lotkugeldurchmesser 1, 2, 3 und 4 mm an.

Microtronic Testparameter-Fenster

Einstellung der Testparameter

 

Standard Testablauf

Standard Testablauf

Neuartige Methode

Eine völlig neue und revolutionäre Methode stellt unser Test mittels Lotpaste und entsprechendem Temperaturprofil dar. Hierbei wird ein Bauteil auf gedruckter Lotpaste aufgesetzt und anschließend durch ein Thermoprofil ähnlich dem eines Lötofens gefahren. Dabei werden sämtliche auftretenden Kräfte gemessen und ausgegeben. Diese neuartige Methodik bildet derzeit die einzig bekannte Möglichkeit, das existierende Lötprofil eines Inline-Produktionsofens stark angenähert zu simulieren und entsprechend zu qualifizieren. Die Software-Oberfläche ist leicht zu bedienen und ermöglicht einfaches Anlegen kompletter Bauteilebibliotheken. Entsprechende Datensätze werden generiert, können gespeichert und jederzeit wieder abgerufen und editiert werden.

Zusätzlich können die Ergebnisse immer in der erforderlichen Norm dargestellt werden. Standardmäßig  werden viele Normen unterstützt. Weitere oder eigene Standards können leicht angelegt und verwendet werden.

Eine weitere Funktion ermöglicht, die angezeigte Kurve und der Messwerttabelle über die Zwischenablage in andere Anwendungen zu exportieren.

So können z.B. sehr einfach Berichte oder Präsentationen erstellt werden. Der Ausdruck enthält alle Messparameter sowie die Kurve und die Messwerttabelle. Mittels eines PDF-Druckertreibers können die Reports leicht als PDF-file erstellt und dann z.B. per Email verschickt werden.

Wird der Steuerrechner mit dem Netzwerk verbunden, können alle Testergebnisse auf einem zentralen Server gespeichert und von dort auch aufgerufen werden. Dies ist vor allem bei Firmen mit mehreren Standorten sehr interessant, da die Messwerte untereinander verglichen werden können. So können Ergebnisse von einem Bauteil aus Werk A direkt mit denen von Werk B verglichen werden oder aber auch von Lot 1 mit Lot 2 oder aber die Ergebnisse des letzten mit denen dieses Jahres. Der Kreativität und den Möglichkeiten sind hier kaum Grenzen gesetzt.