Warum wir auf Infrarot-Trocknung für bleifreie Leiterplatten umsteigen
Seien wir ehrlich: Diese alten Konvektionsöfen sind wirklich veraltet. Wenn man die heutigen Anforderungen an bleifreie und umweltfreundliche Produkte erfüllen will, reicht es nicht mehr aus, sich auf einen riesigen Ofen mit heißer Luft zu verlassen.
Deshalb wechseln wir nun zur Infrarot-Trocknung. Anstelle dazu, den ganzen Raum sowie die Wände des Ofens und die Luft zu erwärmen, wirkt das Infrarot direkt auf das Substrat. Das ist effizient – es wird keine Energie verschwendet.
Das Geheimnis liegt darin, wie die Wärme übertragen wird.
Stellen Sie sich einen Ofen mit heißer Luft vor: Er ist langsam. Es dauert ewig, bis alles die richtige Temperatur erreicht hat – schließlich muss man darauf warten, dass die Luft sich bewegt. Bei der Infrarot-Trocknung ist das anders. Dabei werden elektromagnetische Strahlen verwendet, die tatsächlich in die zu trocknende Schicht eindringen können. Die Lötmasse oder der Klebstoff erhitzt sich somit fast sofort. Dadurch wird der Trockenprozess viel schneller abgeschlossen – die Bauteile müssen nicht länger als nötig der Hitze ausgesetzt sein. Das macht den gesamten Prozess effizienter.
Die Herausforderung bei bleifreien Materialien
Hier liegt das Problem: Bleifreie Lötmaterialien benötigen deutlich mehr Wärme, um geschmolzen zu werden, als die alten SnPb-Lötmaterialien. Wenn man versucht, diese hohen Temperaturen mit heißer Luft zu erreichen, entstehen Probleme: Die Leiterplatten können verbogen werden oder unter Spannung geraten. Das ist ein Albtraum.
Mit Infrarot kann man die Wellenlänge so einstellen, dass sie genau auf die Eigenschaften des Materials abgestimmt ist. So wird die Zieltemperatur schnell erreicht – danach kann man den Prozess beenden. Dadurch bleibt die Leiterplatte außerhalb dieser „Gefahrenzone“, in der intermetallische Verbindungen entstehen können.
Der Nachteil – denn es gibt immer einen
Man könnte jetzt denken: „Großartig, ich tausche einfach meinen Heizer gegen eine Lampe aus.“ Doch das ist nicht so einfach. Infrarotstrahlung benötigt eine Sichtlinie. Wenn die Bauteile unregelmäßige Formen oder unterschiedliche Höhen haben, entstehen kühle Stellen. Es ist frustrierend, wenn eine Seite der Leiterplatte perfekt getrocknet ist, während die andere Seite kaum getrocknet wird.
Man muss viel Zeit investieren, um die richtigen Lampenanordnungen und Reflexionswinkel zu finden. Man möchte schließlich, dass die Wärme gleichmäßig auf jede Stelle der Leiterplatte trifft.
Es funktioniert hervorragend als Hauptmittel zur Trocknung – vorausgesetzt, das Kühlsystem kann mit dem Prozess Schritt halten. Man muss nur sicherstellen, dass keine lokalisierte Hitze die empfindlichen Siliziumbauteile beschädigt.