Suchen

Lötwerkzeuge Hochpräzise Thermoden mit beliebiger Geometrie

| Redakteur: Peter Königsreuther

Die Sauter GmbH beherrscht die Herstellung sogenannter Thermoden für das präzise Löten im Elektronikbereich. Was darunter zu verstehen ist, und was das Know-how für die Herstellung bedeutet, lesen Sie jetzt...

Formenbau Sauter hat mit der 250. hergestellten Thermode ein ganz spezielles Werkzeug für die Elektronikfertigung geliefert. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Lötbügel aus schwer zerspanbarem Material, dem Sauter im Prinzip beiliebige Geometrien verpassen kann. Unter 15 µm sollen die erreichbaren Toleranzen liegen.
Formenbau Sauter hat mit der 250. hergestellten Thermode ein ganz spezielles Werkzeug für die Elektronikfertigung geliefert. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Lötbügel aus schwer zerspanbarem Material, dem Sauter im Prinzip beiliebige Geometrien verpassen kann. Unter 15 µm sollen die erreichbaren Toleranzen liegen.
(Bild: Sauter)

Die Sauter GmbH, Technologiecenter für Werkzeug- und Formenbau aus Hirrlingen im Landkreis Tübingen, lieferte Anfang Februar den 250. Lötstempel aus. Unter einer Thermode versteht man einen auf die Form der zu verlötenden Bauteile angepassten Stempel oder Bügel (daher auch die Bezeichnung Bügelöten).Damit zählten die Schwaben zu den weltweit führenden Herstellern von Thermoden. Nicht zuletzt können sie das sehr schwierig zu zerspanende Material zu Lötbügeln mit beliebigen Geometrien formen. Zunächst, erkärt Sauter, werden die Rohlinge durch Fräsen mit geringem Vorschub grob in die richtige Form gebracht und dann per Funkenerosion präzisionsbearbeitet. Übliche Toleranzen, die dabei erreichbar seien, lägen unter 15 µm.

Werkstoffbedingte Hürden bei der Thermodenherstellung

Lötanlagen mit Thermoden sind meist sehr robuste Systeme, sie brauchen wenig Platz, sie löten energieeffizient und sind für lange Standzeiten bekannt, so Sauter. Sie eignen sich mit diesem Eigenschaftsspektrum vor allem für Teile, die in hohen Stückzahlen automatisiert gefertigt werden sollen. Allerdings hänge die Qualität der Lötstelle direkt von der präzisen geometrischen Form der Thermode ab. Übliche Genauigkeitsanforderungen in der Fertigung liegen bei den seitlichen Schenkeln deshalb bei 0,5 ± 0,01 µm (Oberfläche Ra 0,2), um im Prozess die Einsinktiefe Mikrometergenau einstellen zu können. Sonst werden später beispielsweise Kabelisolierungen verbrannt, Halbleiter-Dies (Würfel) mechanisch beschädigt, oder die Lötstelle neigt zu vorzeitigen Ausfällen, heißt es weiter.

Thermoden bestehen in aller Regel aus niedrig gekohlten Legierungen (etwa Wolfram-Kupfer-Werkstoffe), welche sich bei den üblichen Löttemperaturen um die 300 °C nicht verformen und damit – außer der Wärme – auch die erforderlichen Presskräfte (zum Beispiel 60 N auf wenigen Quadratmillimeter Fläche) übertragen können. Das Material ist sehr korrosionsbeständig und verschleißfest. Letzteres ist allerdings ein entscheidender Nachteil für die mechanische Bearbeitung, gibt Sauter zu bedenken, denn es ist zäh und gleichzeitig ziemlich abrasiv. Der Span nehme die beim Fräsen entstehende Wärme deshalb nicht auf. An den Schneiden der Werkzeuge gibt es folglich immer wieder Friktionsprobleme, heißt es weiter. Auch bei sehr geringem Vorschub sei es kaum möglich, dem Werkstück eine hochpräzise, wiederholbare Kontur zu geben.

Thermodenlöten – ein Reflow-Verfahren

Deshalb werden bei Sauter nur die Rohlinge mittels CNC-Zerspanung hergestellt, betonen die Hirrlinger. Um die für das Thermodenlöten erforderlichen hohen Genauigkeiten zu erreichen, wird der Rohling anschließend per Funkenerosion bearbeitet. Wegen der bestehenden Materialeigenschaften ergeben sich dabei vergleichsweise kurze Erodierzeiten. Das erfordere hochkonzentriertes Arbeiten, damit am fertigen Teil die bereits erwähnten engen Toleranzen auch eingehalten würden.

Das Thermodenlöten zählt zu den sogenannten Reflow-Verfahren, bei denen erst eine Lotpaste aufgetragen wird. Später wird das Lot aufgeschmolzen, um eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen, erklärt Sauter. Beim Thermodenlöten wird die Thermode erwärmt und anschließend auf die Lötstelle gedrückt, bis das Lot aufschmilzt. Die Heizung wird dann abgeschaltet. Der Stempel verbleibt aber auf der Lötstelle, bis das Lot erstarrt ist. Erst danach wird der Stempel abgehoben, so Sauter. Entsprechend ließen sich auch federnde Teile sicher per Thermode verlöten. Das Verfahren eignet sich nach Aussage von Sauter gut zum Weichlöten von Serienteilen ohne Leiterplatten, wie sie beispielsweise beim Anbringen von Kabeln an Batterieclips vorkommen.

(ID:46371543)