Höhere Bauteildichten, temperaturempfindliche Komponenten, große thermische Massenunterschiede und steigende Qualitätsanforderungen verlangen nach einem Lötverfahren, das maximale Prozessstabilität mit höchster Energieeffizienz verbindet. Das Dampfphasenlöten, auch Vapour Phase Soldering genannt, gehört heute zu den zuverlässigsten Reflow-Lötverfahren für anspruchsvolle elektronische Baugruppen. Im Gegensatz zu konventionellen Konvektionsprozessen erfolgt die Wärmeübertragung über die Kondensation eines speziellen Wärmeträgermediums, in diesem Fall Galden. Dadurch wird jede Baugruppe unabhängig von Geometrie, Masse oder Bauteilanordnung äußerst homogen erwärmt.
IBL Löttechnik entwickelt seit vielen Jahren Dampfphasenlötsysteme für Prototypen, Kleinserien und industrielle Serienfertigungen und kombiniert die physikalischen Vorteile des Verfahrens mit intelligenten Prozessregelungen für höchste Reproduzierbarkeit.
Warum Dampfphasenlöten?
Die Grundlage des Dampfphasenlötens ist ein physikalisch exakt definierter Prozess. Dabei wird Galden auf seinen Siedepunkt (von 165 bis 260 °C, je nach Galden-Typ) erhitzt. Der entstehende gesättigte Dampf steigt auf und kondensiert auf der kühleren Baugruppe. Bei der Kondensation wird die sogenannte latente Wärme freigesetzt. Diese Energie erwärmt die Leiterplatte äußerst gleichmäßig über ihre komplette Oberfläche. Sobald die Baugruppe die Temperatur des Dampfes erreicht hat, endet die Kondensation automatisch. Dadurch kann keine weitere Energie übertragen werden.
Dieses selbstlimitierende Prinzip verhindert zuverlässig eine Überhitzung empfindlicher Bauteile und sorgt für reproduzierbare Temperaturprofile unabhängig vom Bediener oder der Baugruppe.
Der Dampfphasenlötprozess
Schritt 1 – Erzeugen der Dampfzone
Das Prozessmedium Galden wird kontrolliert bis zum definierten Siedepunkt erhitzt. Die Temperatur des Dampfes entspricht exakt der späteren maximalen Löttemperatur.
Schritt 2 – Eintritt der Baugruppe
Die bestückte Leiterplatte wird in die gesättigte Dampfzone eingefahren. Sofort beginnt der Dampf auf allen Oberflächen zu kondensieren.
Schritt 3 – Homogene Energieübertragung
Der entstehende Flüssigkeitsfilm überträgt die Kondensationswärme äußerst effizient auf sämtliche Bauteile. Selbst Baugruppen mit großen thermischen Massenunterschieden erwärmen sich gleichmäßig.
Schritt 4 – Selbstbegrenzte Erwärmung
Sobald die Baugruppe die Dampftemperatur erreicht hat, endet die Kondensation automatisch. Eine Überhitzung ist physikalisch ausgeschlossen.
Schritt 5 – Abkühlung
Nach Abschluss des Lötprozesses verdampft das Medium rückstandsfrei von der Baugruppe. Anschließend erfolgt die definierte Abkühlung.
Die Vorteile des Dampfphasenlötens
Höchste Prozesssicherheit
Die maximale Temperatur wird ausschließlich durch den Siedepunkt des Mediums bestimmt. Dadurch entstehen reproduzierbare Lötprofile ohne Temperaturüberschwinger.
Gleichmäßige Temperaturverteilung
Auch komplexe Baugruppen mit massiven Kühlkörpern, Leistungshalbleitern oder feinen SMD-Komponenten werden homogen erwärmt.
Sauerstofffreier Lötprozess
Während des gesamten Prozesses befindet sich die Baugruppe in einer nahezu sauerstofffreien Atmosphäre. Oxidation wird wirkungsvoll verhindert, wodurch hochwertige Lötverbindungen entstehen.
Optimale Verarbeitung moderner Baugruppen
Ob BGA, QFN, LGA, SiP, Leistungsmodule oder empfindliche Sensoren, Dampfphasenlöten eignet sich hervorragend für moderne Elektronik.
Energieeffizient
Die direkte Kondensationswärme sorgt für einen deutlich höheren Wärmeübertragungsgrad als Luft oder Infrarot. Dadurch sinken Energieverbrauch und Betriebskosten.
Vakuum-Dampfphasenlöten für höchste Qualitätsanforderungen
Bei elektronischen Baugruppen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen spielt die Reduzierung von Voids eine entscheidende Rolle. Daher kombiniert IBL den Dampfphasenprozess mit leistungsfähiger Vakuumtechnologie. Während des Lötprozesses werden eingeschlossene Gase gezielt entfernt. Das Ergebnis sind deutlich reduzierte Voids, eine verbesserte Wärmeübertragung sowie eine höhere mechanische Festigkeit der Lötverbindungen. Gerade in der Leistungselektronik, der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik ist diese Technologie heute vielfach Standard.
Intelligente Prozessregelung von IBL
Die Dampfphasenanlagen von IBL verfügen über verschiedene intelligente Regelalgorithmen, die weit über einen klassischen Reflow-Prozess hinausgehen.
Mit Funktionen wie Automatic Gradient Control (AGC), Soft Vapour Phase (SVP), Intelligent Profiling System (IPS), Vapour Energy Control (VEC) und weiteren intelligenten Prozessfunktionen lassen sich Temperaturgradienten, Energieeintrag und Vakuumzyklen exakt auf jede Baugruppe abstimmen. Dadurch entstehen reproduzierbare Prozesse mit hoher Prozessfähigkeit und vollständiger Dokumentation für Traceability-Anforderungen.
Typische Anwendungen
Das Dampfphasenlöten eignet sich insbesondere für:
Warum IBL Löttechnik?
Seit vielen Jahren entwickelt IBL innovative Dampfphasenlötsysteme für unterschiedlichste Anwendungen in der Elektronikfertigung. Das Unternehmen gilt als einer der Vorreiter dieser Löttechnologie. Dabei verbindet IBL fundiertes Prozess-Know-how mit intelligenter Anlagentechnik und unterstützt Kunden von der Prozessentwicklung über die Qualifizierung bis zur Serienproduktion.
Ob Laboranlage, Batch-System oder hochautomatisierte Fertigung, IBL bietet Lösungen für reproduzierbare Lötprozesse, maximale Prozesssicherheit und höchste Produktqualität.