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DIY Dampfphasenlöten

Dampfphasenlöten ist ein sicheres, zuverlässiges und bauteilschonendes Lötverfahren und auch mit einfachen Mitteln durchführbares Verfahren für die Produktion von Prototypen und Kleinserien.

Es wird der physikalische Effekt ausgenutzt, das die Temperatur einer kochenden Flüssigkeit (unter gewissen Bedingungen) gleich ihrer Siedetemperatur ist. Siedendes, reines Wasser hat also (leicht umgebungsdruckabhängig) 100°C und eine siedende Spezialflüssigkeit aus der Gruppe der Perfluorpolyether (PFPE, nicht mit PTFE verwechseln….) hat einen Siedepunkt von ziemlich exakt 230°C, was „zufälligerweise“ der benötigten Temperatur für bleifreies Löten entspricht. Der Handelsname von Solvay ist GALDEN LS 230 und der ziemlich einzige Nachteil dieser Flüssigkeit ist ihre schlechte Beschaffbarkeit in kleineren Mengen. Und der 5kg Kanister für Industrielle Zwecke kostet gleich mal über 1000€. Ein interessantes Detail am Rande: Galden ist farblos und optisch kaum von Wasser zu unterscheiden. Es besitzt aber fast die doppelte Dichte, was zu einer interessanten Erfahrung beim anfassen des Behälters führt.

Galden ist übrigens chemisch inert und soll harmlos sein, solange es nicht auf über 300°C erhitzt wird (weniger wenn bestimmte Katalysatoren im Spiel sind). Dann zersetzt es sich und es bildet sich die nicht gerade harmlose Flussäure (HF). Also immer schön darauf achten, dass sich noch Flüssigkeit im Topf befindet…

Ein sehr einfacher Lötaufbau besteht aus einem Induktionskochfeld, einem Spargeltopf mit Siebeinsatz und einem Multimeter mit Temperaturfühler.
Die üblichen Sicherheitsregeln sind natürlich einzuhalten und jeder ist für sein Handeln selbst verantwortlich.

Galden

Zunächst werden ca. 100ml Galden in den Topf gekippt und zum kochen gebracht. Die zu lötenden Platinen werden vorher wie für das gewöhnliche Reflowlöten mit bleifreier Lötpaste vorbereitet, bestückt und auf den Boden des Spargelsiebeinsatzes gelegt. Die Platinen können auch z.B. mit Kupferdraht befestigt werden, falls sie sich zu sehr bewegen. Auch der Temperaturfühler wird sinnvollerweise mit Draht fixiert und sollte die Temperatur in der Mitte der Anordnung messen.
Wenn die Flüssigkeit kocht, wird der Sieb mit den zu lötenden Platinen sehr langsam abgesenkt und dabei die Temperatur beobachtet.
Sollte zu viel Dampf aus dem Topf austreten, kann man zunächst die Heizleistung reduzieren und wenn das nicht hilft, ein nasses Tuch um die Oberseite des Topfes legen, um diesen Bereich abzukühlen und eine Kondensation des Dampfes zu bewirken.  Eine zweite Person ist dabei sehr hilfreich.
Man versucht durch vorsichtiges Absenken ungefähr das Reflow-Lötprofil nachzufahren, also eine langsame Erwärmung innerhalb von 90s auf 160°C, eine Pause von etwa 1 Minute auf diesem Wert, dann ein vollständiges absenken (die gemessene Temperatur sollte jetzt 230°C betragen) und abschließend ein vorsichtiges herausheben auf dem Topf. Solange das Lot noch nicht vollständig erstarrt ist, sind Schockeinwirkungen zu vermeiden.
Diese Methode ist schnell, einfach, preiswerter als ein Reflowofen (umgebauter Pizzaofen) und man erzielt mit etwas Übung hervorragende Ergebnisse.

Ein schlechtes Layout mit nicht ausreichend thermisch balancierten Anschlüssen rächt sich beim Dampfphasenlöten übrigens deutlich schneller durch „Tombstones“ als beim Reflowlöten, aber da trennt sich die Spreu vom Weizen….

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