Bleifreie Legierung ohne Silber (Zinn-Kupfer-Nickel-Legierungen):
Alle Branchen, welche zur Einhaltung RoHS II und WEEE verpflichtet sind, müssen mit bleifreien Loten (Bleigehalt < 0,1%, an der Lötstelle gemessen, Bleigehalt kumuliert auf ganzer Baugruppe) Lötarbeiten ausführen.
Achtung: Private Lötanwendungen sind von der Verpflichtung Bleifreilote zu verwenden ausgenommen.

Vorteile:

• bei Verwendung von Sn99.2Cu0,7Ni (SN100C) glänzende Oberflächen
• bessere mechanische Eigenschaften ( Testreihe Boeing Phantom Works)
• Kostengünstig, da kein Silber in der Legierung

Nachteil:

• Schmelzpunkt bei 227° C
• Anwendung gewöhnungsbedürftig

Bleifreie Legierung mit Silber (Zinn-Silber-Kupfer-Legierungen):
Alle Branchen, welche zur Einhaltung RoHS II und WEEE verpflichtet sind, müssen mit bleifreien Loten (Bleigehalt < 0,1%, an der Lötstelle gemessen, Bleigehalt kumuliert auf ganzer Baugruppe) Lötarbeiten ausführen.
Achtung: Private Lötanwendungen sind von der Verpflichtung Bleifreilote zu verwenden ausgenommen.

Vorteile:

• Schmelzpunkt bei 217° C / 218° C.

Nachteile:

• matte, z.T. „grieselige“ Oberfläche am Lötpunkt (kann bei Sichtkontrolle den Eindruck erwecken, dass es sich um eine sog. „kalte Lötstelle“ handelt
• Tiefere mechanische Belastungswerte (Versuche bei Boeing Phantom Works)
• Höhere Kosten, da mit Silber legiert
• Anwendung gewöhnungsbedürftig

Bleihaltige Legierung (Zinn-Blei-Legierung):Grundsätzlich darf jeder bleihaltige Lotlegierungen einsetzen. Es besteht jedoch eine Verpflichtung über den Einsatz bleifreier Lote, welche in den EG-Richtlinien RoHS II und WEEE geregelt sind.

Privatpersonen
Bleihaltige Lote dürfen derzeit noch im privaten Anwendungsbereich eingesetzt werden.

Gewerbliche Anwender
Gewerbliche Anwender dürfen diese nur noch dann einsetzen, wenn sie über eine Ausnahmeregelung RoHS verfügen resp. zu dieser Anwendergruppe gehören oder wenn eine besondere Anwendung dies erfordert (z.B. Medizinalbereich, Automotivbereich, Verwendung im militärischen Bereich, Luft-/Raumfahrtelektronik, Verbindungstechnik, Bedachungen/Regenfallrohre/Dachrinnen)

Typische bleihaltige Legierungen:

• Sn 30 Pb 70
• Sn 40 Pb 60
• Sn 50 Pb 50
• Sn 60 Pb 40
• Sn 63 Pb 37
• Sn 62 Pb 36 Ag2

Fragen Sie bei uns nach, wenn Sie unsicher sind, ob Sie zu der Anwendergruppe gehören!

Die Verwendung von Blei und anderen Schwermetallen wie Cadmium und Quecksilber ist in neuen Elektro- und Elektronikgeräten seit 2006 verboten (EG-Richtlinien RoHS II und WEEE).

Ein Problem bei bleifreiem Lötzinn ist der höhere Schmelzpunkt, da man beim Prozess leicht an die Temperaturgrenzen der Bauteile kommt.

Bleifreie Lötstellen erscheinen (je nach eingesetzter Lotlegierung) z.T. matter und erschweren die optische Qualitätsbeurteilung der Lötstelle (Detektierung kalte Lötstelle).

Was sind die Vorteile der verschiedenen Lot-Legierungen?

1. Bleifreie Legierung ohne Silber

SN100C / Sn999.3 Cu 07 Ni (SN99.3Cu0,7NiGe)

• SN100C ist ein durch Nickel stabilisiertes Zinn-Kupfer-Eutektikum mit zusätzlicher Dotierung von Germanium, um die Oxidation des Lotes dauerhaft zu verringern.
• SN100C ist ein preisgünstiges, bleifreies Lot ohne Silberanteil für alle Lötanwendungen. Mit SN100C entstehen glänzende Lötstellen (vergleichbar mit der
• Anwendung von bleihaltigen Loten, wie z.B. Sn63 Pb37.
• Schmelzpunkt: 227°C

2. Bleifreie Legierungen mit Silber

SN97C / Sn 97 Cu 3.0 Ni (Sn96.5Ag3.0Cu0.5)

• Sn97C ist ein in Japan weit verbreitetes bleifreies Standardlot mit geringfügig untereutektischer Legierung.
• Kostengünstiger, da weniger Silber in der Legierung vorhanden ist.
• SN97C kann beim Wellenlöten, Selektivlöten und Tauchverzinnen eingesetzt werden.
• Schmelzpunkt: 217-218°C.

SN96C / Sn95.5 Ag Cu 0.7 (Sn95.5Ag3.8Cu0.7)

• SN96C ist ein in Europa weit verbreitetes, eutektisches, bleifreies Standardlot.
• Es kann beim Wellenlöten, Selektivlöten und Ttauchverzinnen eingesetzt werden.
• SN96C hat den niedrigsten Schmelzpunkt der Zinn-Kupfer und Zinn-Silver Lote.
• Schmelzpunkt: 217°C

3.3 Bleihaltige Legierungen

Sn63 Pb 37 (Sn63Pb37)

• Sn63Pb37 ist ein bleihaltiges Standardlot für den Einsatz beim Wellenlöten, Selektivlöten und Tauchverzinnen.
• Schmelzpunkt: 183°C

Sn 60 Pb 40 > Häufig verwendetes bleihaltiges Lot für Klasse I Artikel / IPC-A-610. Kostengünstiger als Sn63 Pb37.
Sn 30 Pb 70 > Verwendung in der Verbindungstechnik (Dach-/Bauspenglereien)
Sn 40 Pb 60 > Verwendung in der Verbindungstechnik (Dach-/Bauspenglereien)
Sn 50 Pb 50 > Verwendung in der Verbindungstechnik (Dach-Bauspenglereien)

Die verschiedenen Lotlegierungen werden in Abhängigkeit zu den auszuführenden Arbeiten und den geltenden rechtlichen Bestimmungen (RoHS II und WEEE) definiert.

Röhren- oder Barrenlote? Massivdrähte oder Drahtabschnitte? Welche Lieferformen von Lot gibt es und für wen eignen sie sich?

Die Lote sind in diversen Formen, z.B. als Barren, Pellets, Röhrenlote (mit Flussmittel befüllt) oder Massivdrähte erhältlich.

Röhrenlot:
Sind Flussmittel befüllte „Lötdrähte“, welche für den Einsatz im Handlötbereich oder für die Verwendung in Lötrobotern mit automatischer Drahtzuführung geeignet sind. Je nach Hersteller wird das Flussmittel im Röhrenlot einselig oder mehrselig geführt. In der Praxis haben sich die einseligen Röhrenlote etabliert. Mit dem in das Röhrenlot eingearbeiteten Flussmittel wird die Handhabung erleichtert und eine gleichbleibende Lötqualität ermöglicht. Flussmittelrückstände können unter Umständen auf der Baugruppe verbleiben (siehe IPC-A-610 Kap.10.6.1. Reinheit-Flussmittelrückstände/J-STD-004).

Die Röhrenlotdurchmesser richten sich hierbei nach der Grösse der zu lötenden Oberfläche. Dabei gilt es zu beachten, dass der Flussmittelgehalt entsprechend den Anforderungen an die Lötarbeit zu wählen ist. Als Standard gilt hierbei ein Flussmittelgehalt von 2,2% (kann auch 1,5% betragen.

Barrenlot:
Barrenlote werden vornehmlich für die Beschickung von Wellenlötbädern verwendet. Je nach Grösse des Lotbarrens und Barrenzuführung (manuell oder mit Barrenzuführsystem) sind Barrengrössen von 1 bis 6 Kilo (mit oder ohne Ösen) verwendbar.

Pellets:
Für die Befüllung von Lottiegeln werden oft Pellets (kleine Halbkugeln) eingesetzt. So werden in der Aufheizphase die Heizungen geschont und eine gleichmässige Wärmeverteilung im Tiegel herbeigeführt.

Dreikant-/Vierkantstangen:
Diese Formen der Lote werden vor allem im Bereich „Spenglereianwendungen“ verwendet. Das Gewicht der einzelnen Stangen beträgt ca. 400 – 500g. Die Drei- und Vierkantformen liegen sehr gut in der Hand und werden zusammen mit einem zusätzlichen Flussmittel eingesetzt.

Massivdrähte:
Für die Verwendung von Massivdrähten wird vornehmlich ein sog. automatisches Drahtzuführsystem (Befüllung Wellenlöt- oder Selektivlötanlagen) verwendet.

Drahtabschnitte:
Für die Befüllung von kleineren Tauchlöttiegeln (z.B. Einsatz bei der Drahtendverzinnung) eignen sich Drahtabschnitte aus Massivdraht.

Spenglerlote:
Für die kraft- und formschlüssige Verbindung von Titanzink (Bedachung, Rohranschlüsse, Regen-fallrohre) werden Legierungen mit einem Zinnanteil von 30%, 40%, 50%, 60% verwendet.

Jedes Lot kann mit verschiedenen Flussmitteln geliefert werden.

REL 0
Sehr mildes, in der Anwendung vielseitig einsetzbares Universalflussmittel. Für allgemeine Lötaufgaben geeignet. Zugelassen für die Kabelendverzinnung nach J-STD-001 / IPC-A-620 bedingt für Reparaturlöten einsetzbar.

REM 1
Etwas stärker aktiviertes Flussmittel für allgemeine Lötaufgaben, speziell aber für Lötanwendungen im Bereich Reparaturlöten, Lötstellen mit erhöhten Oxydbildungen und Lötarbeiten, bei denen eine erhöhte Aktivierung erforderlich ist.

ROL 0 ("Brilliant")
Ein auf natürlichen Harzen basierendes Flussmittel, das gegenüber REL 0 klassifizierten Flussmitteln leicht erhöhte desoxidierende Wirkung entfaltet. Unterstützt die Ausbildung glänzender Lötstellen bei Verwendung von Bleifreilot Sn99,3Cu0,7Ni.

Der Röhrenlotdrahtdurchmesser soll so gewählt werden, dass das Röhrenlot optimal auf die Lötspitze und die Fläche des Lötpunktes abgestimmt ist.

Je kleiner die zu lötenden Lötpunkte / Lötoberflächen / Lötspitzen / Bauteilanschlüsse sind, desto dünner ist der Röhrenlotdrahtdurchmesser zu wählen. Standardabmessungen sind: 0,125mm, 0,2mm, 0,25mm, 0,3mm, 0,5mm, 0,7mm, 0,8mm, 1.0mm, 1,2mm, 1,5mm. Röhrenlote können bis zu einem Durchmesser von ca. 6mm gezogen und mit Flussmittel befüllt werden.

Nach Herstellerangaben mind. 2 Jahre ab Produktionsdatum (bitte darauf achten, dass Chargen-Nr. des Lotes und Produktionsdatum auf der Röhrenlotdrahtspule sichtbar sind). Je nach Flussmittelmenge und Flussmitteltyp verändert sich die Zusammensetzung der Aktivatoren im Flussmittel; besonders an Stellen, welche nicht mit Flussmittel befüllt sind (Produktionsfehler).

Siehe Frage 11

Löten ist ein thermisches Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstoffe mit Hilfe einer geschmolzenen Nicht-Eisen-Metalllegierung (Lot).

Als Lot bezeichnet man eine Metalllegierung, die aus einem bestimmten Mischverhältnis von Metallen besteht. Hauptbestandteile sind meist Pb (Blei), Sn (Zinn), Zn (Zink), Ni (Nickel), Ag (Silber) und Cu (Kupfer). Je nach Einsatzzweck wird ein anderes Lot eingesetzt.
Eigenschaften von Lotbestandteilen sind z.B.:

Antimon Sb
Erhöht die Zugfestigkeit und verringert das Schwindmass
Bismut Bi
Senkt die Schmelztemperatur des Lotes wesentlich herab
Blei Pb
verbessert die Fliesseigenschaft; senkt die Schmelztemperatur des Lotes
Kupfer Cu
vermindert die Ablegierung von Kupfer von Elektronikkomponenten; schont Lötkolbenspitzen
Silber Ag
vermindert die Ablegierung des Silbers von Elektronikkomponenten; schöne Lötstellen; relativ teuer
Zinn Sn
wesentlicher Weichlotbestandteil

Reine Metalle und eutektische Legierungen haben einen definierten Schmelzpunkt. Lote sind zum Teil auch nicht eutektische Legierungen und verflüssigen sich innerhalb eines Schmelzbereiches. Daraus ergibt sich die Arbeitstemperatur.

Die Arbeitstemperatur ist die niedrigste Oberflächentemperatur der zu verbindenden Werkstoffe, bei der das Lot benetzt, sich ausbreitet und mit der benetzten Oberfläche verbindet. Im Idealfall entsteht so zwischen Lot und benetzter Oberfläche eine signal- und kraftschlüssige Verbindung – die Intermetallische Zone (IZ).

Die Schmelzpunkte der gebräuchlichsten Legierungen sind:

Sn100C – Sn99.3Cu0,7Ni	= 227°C
SN97C – Sn96.5Ag3.0Cu0.5	= 217 – 218°C
Sn96C – Sn95.5Ag3.8Cu0.7	= 217°C
Sn63Pb37	= 183°C

Im Grundsatz gilt: „Wähle die Löttemperatur so tief wie möglich, so hoch wie notwendig“. Als Basis für die Berechnung der Löttemperatur gilt der Schmelzpunkt der eingesetzten Legierung.

Als Fausregel gilt: Schmelzpunkt (Liquidus) + 100°C + 5 – 15°C Marge.
Beispiel: Sn100C – Sn99.3Cu0.7NiGe = 227°C + 100+C + 5°C = ca. 330°C.

Dabei ist zu beachten, dass nicht die im Display oder auf der Temperaturanzeige sichtbare eingestellte Löttemperatur massgebend ist, sondern die an der Lötspitze gemessene Temperatur. (Lötspitzentemperaturmessgerät HAKKO FG-100). Je nach Lötspitzengeometrie sind z.T. massive Temperaturunterschiede zur eingestellten Temperatur möglich.

Jedes Lot kann mit verschiedenen Flussmitteln geliefert werden

	REL 0	REM 1	ROL 0
Lot/Flussmittel	LF2220-NC	LF3135-NC	Brillant B012
SNC100C	X	X	X
SN97C	X	X	X
SN96C	X	X	X
SN63Pb37	X	X	X

Ein Flussmittel ist ein beim Löten zugegebener Stoff, der eine Oxydbeseitigung auf den Werkstoffoberflächen herbeiführt und die Benetzung der Werkstückoberflächen durch das Lot bewirkt. Für den Lötprozess ist zwingend ein Flussmittel erforderlich. Das Flussmittel ist dabei mit Vorteil so zu wählen, dass keine korrodierenden Rückstände erzeugt werden.

Die sog. „No Clean“-Deklaration der Flussmittel basiert auf Prüfungen und Prüfverfahren der Hersteller bezüglich leitender Rückstände auf der Baugruppe, die aus der Verwendung flussmittelhaltigen Röhrenloten entsteht. Dabei ist zu beachten, dass der Hinweis „No-Clean“ eine rein herstellerseitig gefasste Aussage darstellt. In jedem Fall sind die Angaben aus der Norm J-STD-004 und IPC-A-610 zwingend zu berücksichtigen.

Flussmittel entfernen mittels eingebrachter Wärme, die an den Oberflächen aufliegenden Oxide durch eine chemische Reaktion. Durch Erwärmung wird die Trägersubstanz der alkohol- oder wasserbasierenden Flussmittel verdampft und die Aktivierung eingeleitet. Metalloxide werden von der Lötoberfläche verdrängt. Gleichzeitig verdrängt das flüssige Lot im Anschluss an die Aktivierung das Flussmittel und benetzt mit den Oberflächen der zu verbindenden Werkstücke. Nach Erstarren des Lotes bildet sich zwischen Lot und Kupferoberfläche die sog. intermetallische Zone (IZ / auch intermetallische Phasenbildung genannt).

Zu hohe Löttemperaturen führen zu unerwünschten Nebeneffekten, wie z.B. Durchdiffundierung des Kupfers in den Lötpunkt (Orangenhautbildung an der Oberfläche des Lötpunktes) und können Säurebildung bei Verbrennen des Flussmittels erzeugen (Ameisensäure).

Nach IPC-J-STD-004B Standard wird der Flussmitteltyp mit 3 Buchstaben und einer Zahl gekennzeichnet, z.B. REL 0, REM1 oder REL 0: (Alte Bezeichnungen wie F-SW32, F-SW28 gelten nicht mehr).

Basis	RO(rosin) - RE(resin) - OR(roganic) - IN(inorganic)
Wirksamkeit	L(low) - M(moderate) - H(high)
Halogenidanteil >0.05%	0(ja) - 1(nein)

Übliche Flussmittel in der Elektronik:

LF2220-NC
LF2220-NC wurde speziell für bleifreies Reparatur- und Nachlöten auf bleifreien Schaltungen entwickelt. LF2220-NC ist ein „No Clean“-Flussmittel und gemäss der IPC frei von detektierbaren Halogeniden. Typ: REL0

LF3135-NC
LF3135-NC ist trotz des Gehaltes an Halogeniden eine echte No-Clean Formulierung und kann wegen seines hervorragenden Korrosionsverhaltens auch bei anspruchsvollen Lötaufgaben ohne Reinigung verwendet werden. Typ: REM1

Brilliant B012
Brilliant B012 ist ein halogenidfreies, auf natürlichen Harzen basierendes Flussmittelsystem mit extrem lötunterstützender Wirkung für bleifreies Reparatur-und Nachlöten. Es zeigt geringe Rauchentwicklung und die Rückstände sind klar und korrosionsarm und ermöglichen eine glänzende Lötstelle. Typ: ROL0

Der beim Weichlöten mit Flussmitteln entstehende Lötrauch enthält Schadstoffe, die in gewissen Mengen gesundheitsgefährdend für Augen und Atmungsorgane sein können. Lötrauchabsaugung ist deshalb generell sinnvoll. Schwebstofffilter sorgen für die Abscheidung von Partikeln, während Aktivkohlefilter gasförmige Schadstoffe und belastende Gerüche auffangen. Aufgrund der Zusammensetzung aus sehr unterschiedlichen Schadstoffen wie Feinstaub und Lösemitteldämpfe sind Absauganlagen für Lötrauch oft mit mehreren Filterstufen ausgestattet (Bsp. Hakko FA-430).

In unserem Lötkompetenzzentrum führen wir regelmässig Kurse zum Thema „bleifreies Handlöten“ und Kurse in der Beurteilung von Lötstellen auf elektronischen Baugruppen durch (IPC-A610).

Hier finden Sie unser entsprechendes Angebot. Am besten gleich den passenden Kurs aussuchen und anmelden.

Ja, das bieten wir sehr gerne an. Sollten Sie bei der Auswahl des Lotes oder des Flussmittels unsicher sein, stehen wir Ihnen jederzeit gerne beratend zur Seite:
METALLEX AG
8618 Oetwil am See
Tel: 043 843 30 20
Fax: 043 843 30 22
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