Ein Flussmittel ist ein beim Löten zugegebener Stoff, der eine bessere Benetzung des Werkstücks durch das Lot bewirkt. Es entfernt die an den Oberflächen aufliegenden Oxide durch chemische Reaktion. Gleiches gilt für Oxide, die während des Lötvorgangs durch den Sauerstoff der Luft entstehen. Flussmittel setzen außerdem die Grenzflächenspannungen herab.
Wirkungsweise Bearbeiten
Das Flussmittel reduziert (Reduktion, Gegenteil von Oxidation) während des Lötens die heiße Oberfläche der zu verbindenden Werkstücke und des flüssigen Lots. Außerdem wird die Oberflächenspannung des flüssigen Lotes vermindert.
Auswahlkriterien Bearbeiten
Für alle einzusetzenden Flussmittel ist die Anforderung gleich: Sie müssen oxidfreie Lötflächen sichern oder Oxidfreiheit herbeiführen. Flussmittel sind in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich, wobei diese von der Art der zu verlötenden Teile und von der Temperatur des verwendeten Lotes abhängt. Für das Weich- wie für das Hartlöten gibt es jeweils spezielle Flussmittel, die in Zusammensetzung und Konzentration den Schmelzpunkt des Lotes berücksichtigen.
- Für Arbeiten an oxidierten Fügepartnern werden säurehaltige Flussmittel verwendet (Lötwasser auf Basis Salzsäure, Salicylsäure, Acetylsalicylsäure, Adipinsäure, Lötfett). Rückstände säurehaltiger Flussmittel sind zu entfernen, da sie langfristig zu Korrosion der Lötstelle führen.
- Zum Verbessern des Legierungsprozesses werden Aktivatoren eingesetzt (Zinkchlorid, Ammoniumchlorid oder organische Salze).
- Für die Lotverbindung erzeugen die Aktivatoren eine höhere Konzentration beweglicher Ionen im Flussmittelfilm an der Werkstückoberfläche.
- Bei fettig verschmutzten Fügepartnern werden organische Lösemittel verwendet.
- Das bei der Anwendung schmelzende Flussmittel hinterlässt auf der Lötstelle und auf benachbarten Isolierstoffen teilweise chemisch umgewandelte Rückstände. Je nach Typ sind diese Rückstände korrodierend, leitfähig oder hygroskopisch. Das kann in der Elektronik zu Fehlfunktionen durch unzureichende Isolation oder durch mit der Zeit wegkorrodierte elektrische Verbindungen führen. Die mit diesen Flussmitteln erstellten Lötstellen müssen daher nach dem Löten mit einem geeigneten Lösungsmittel wie Isopropanol gesäubert werden. Manche Flussmittel lassen sich nur mit Fluorchlorkohlenwasserstoffen säubern und einige sind in Wasser löslich. Es gibt speziell für das Weichlöten in der Elektronik auch Flussmittel, die sich bei Raumtemperatur chemisch so passiv verhalten, dass auf eine Säuberung verzichtet werden kann. Diese Flussmittel werden mit dem Prädikat „No-Clean“ beworben.
- Für Aluminium existieren mittlerweile alternative Lötverfahren, die den Einsatz von Flussmitteln überflüssig machen.
- Auch Chromnickelstahl und Edelstahl sind mit speziellen Flussmitteln lötbar.
In Spezialfällen, wenn etwa eine erneute Oxidation der Lötstelle durch die Atmosphäre unbedingt zu vermeiden und kein Flussmittel verfügbar ist, wird ohne ein solches unter Schutzgas oder im Vakuum gelötet. Dadurch wird eine Oxidation der zu verbindenden Flächen während des Lötvorgangs verhindert.
Gesundheitliche Gefahren Bearbeiten
Flussmittel sind für verschiedene Aufgaben unterschiedlich zusammengesetzt. Sie erreichen die volle Reaktivität zwar erst bei der Schmelztemperatur des Lots. Aber auch bei Raumtemperatur kann von ihnen eine chemische Gefahr ausgehen, z. B. sind sie im Umgang
- reizend (Kolophonium),
- ätzend (Salzsäure, Adipinsäure) und/oder
- korrodierend (Zinkchlorid, Ammoniumchlorid) und/oder
- gesundheitsschädlich (halogenierte Kohlenwasserstoffe und/oder Fette).
Bei der Anwendung eines Flussmittels muss daher das jeweilige Sicherheitsmerkblatt mit den darin enthaltenen H- und P-Sätzen beachtet werden. Dies gilt insbesondere für die bei vielen Flussmitteln während des Lötvorgangs entstehenden Dämpfe.
Typ-Kennzeichnung beim Löten verwendeter Flussmittel Bearbeiten
Das Typ-Kennzeichen besteht aus dem Buchstaben F (abgeleitet vom Begriff Flussmittel), dem zwei weitere Buchstaben folgen. Der erste kennzeichnet den zu lötenden Werkstoff: S (Schwermetall), L (Leichtmetall); der zweite das Lötverfahren: H (Hartlöten), W (Weichlöten) Die Hilfsmittel können sowohl zum Hart- als auch zum Weichlöten verwendet werden.
Zum Hartlöten Bearbeiten
Die verwendeten Flussmittel unterscheiden sich nach ihrer Wirktemperatur und dem Korrosionsverhalten der Rückstände. Korrosive Rückstände sollten nach dem Lötvorgang abgewaschen, oder abgebeizt werden, weil sie die Lötstelle, oder das Werkstück chemisch angreifen.
| Typ | Wirktemperatur | Stoffe | Korrosion |
|---|---|---|---|
| F-SH 1 | 550 °C – 800 °C | Borverbindungen, komplexe Fluoride | korrosiv |
| F-SH 1 a | 550 °C – 800 °C | Borverbindungen, komplexe Fluoride, Chloride | korrosiv |
| F-SH 2 | 750 °C – 1100 °C | Borverbindungen | nicht korrosiv |
| F-SH 3 | 1000 °C – 1250 °C | Borverbindungen Phosphate, Silikate | nicht korrosiv |
| F-SH 4 | 600 °C – 1000 °C | Chloride, Fluoride ohne Borverbindungen | korrosiv |
| Typ | Wirktemperatur | Stoffe | Korrosion |
|---|---|---|---|
| F-LH 1 | 500 °C – 600 °C | hygroskopische Chloride und Fluoride | korrosiv |
| F-LH 2 | 500 °C – 600 °C | nichthygroskopische Fluoride | nicht korrosiv |
Zum Weichlöten Bearbeiten
Flussmittelrückstände verursachen je nach Flussmitteltyp verschieden starke bzw. nur geringe Korrosion. Die festen Rückstände zur Anwendung kommender Flussmittel müssen nach der Lötung sorgsam entfernt werden. Daneben gibt es praktisch rückstandsfreie Flussmittel, sogenannte No Clean Flux, welche in der Elektronikfertigung eingesetzt werden. Die meisten Flussmittel sind hygroskopisch, nehmen daher Luftfeuchtigkeit auf und begünstigen Korrosion.
EN ISO 9454 Bearbeiten
Flussmittel für Lötanwendungen sind in der Norm EN ISO 9454 spezifiziert. Sie werden durch einen vierstelligen Code, welcher aus drei Ziffern, gefolgt von einem optionalen Buchstaben, mit folgender Bedeutung besteht:
| Flussmitteltyp | Basis | Aktivator | Aggregatzustand |
|---|---|---|---|
| 1 Harz | |||
| 2 Organisch | |||
| 3 Anorganisch | |||
Alte Norm DIN 8511 Bearbeiten
Vor Einführung von DIN EN 29454-1 im Jahr 1994 wurden (in Deutschland) Flussmittel nach der DIN-Norm DIN 8511 bezeichnet. Das Schema für Weichlote war F-SW-xx, wobei xx für zwei Ziffern steht. DIN 8511 folgte folgender Einteilung:
| Korrosionsverhalten der Rückstände | DIN 8511 | ISO 9454-1 |
|---|---|---|
| Stark | F-SW-11 | 3.2.2 |
| Stark | F-SW-12 | 3.1.1 |
| Stark | F-SW-13 | 3.2.1 |
| Schwach | F-SW-21 | 3.1.1 |
| Schwach | F-SW-22 | 3.1.2 |
| Schwach | F-SW-23 | 2.1.3 |
| Schwach | F-SW-23 | 2.2.1 |
| Schwach | F-SW-23 | 2.2.3 |
| Schwach | F-SW-24 | 2.1.1 |
| Schwach | F-SW-24 | 2.1.3 |
| Schwach | F-SW-24 | 2.2.3 |
| Schwach | F-SW-25 | 2.1.2 |
| Schwach | F-SW-25 | 2.2.2 |
| Schwach | F-SW-26 | 1.1.2 |
| Schwach | F-SW-27 | 1.1.3 |
| Schwach | F-SW-28 | 1.2.2 |
| Nicht korrosiv | F-SW-31 | 1.1.1 |
| Nicht korrosiv | F-SW-32 | 1.1.3 |
| Nicht korrosiv | F-SW-33 | 1.2.3 |
| Nicht korrosiv | F-SW-34 | 2.2.3 |
IPC-J-STD-004B, EN 61190-1-1 Bearbeiten
In der Industrie wird zunehmend eine Klassifizierung mit der Spezifikation, welche vom IPC veröffentlicht wird, nach IPC-J-STD-004B vorgenommen (weitgehend identisch zu EN 61190-1-1). Diese Spezifikation beschreibt das jeweilige Flussmittel mit drei Buchstaben und einer Zahl:
| Basis | RO(sin) – RE(sin) – OR(ganic) – IN(organic) |
|---|---|
| Wirksamkeit | L(ow) – M(oderate) – H(igh) |
| Halogenidanteil < 0,05 % (500 ppm) | 0(Ja) – 1(Nein) |
Darin sind alle Kombinationen möglich wie beispielsweise ROL0, REM1 oder ORH0.
Veraltete Abkürzungen Bearbeiten
Gelegentlich findet man noch englische/amerikanische Abkürzungen mit denen grob der Typ und Aktivator eines Flussmittels beschrieben wird, besonders RA und RMA:
| Abkürzung | Bedeutung (englisch) | Bedeutung |
|---|---|---|
| OA | Organic acid | mit organischer Säure, stark aktiv |
| R | Rosin | reines Kolophonium ohne Aktivator, sehr schwach aktiv |
| RA | Rosin activated | Kolophonium mit starkem Aktivator |
| RMA | Rosin mildly activated | Kolophonium mit mildem Aktivator |
| SA | Synthetic activated | Kolophonium mit synthetischem Aktivator, stark aktiv |
| SRA | Superactivated rosin | Kolophonium mit sehr starkem Aktivator |
| WW | Water white | reinstes Kolophonium, sehr schwach aktiv |
Literatur zu Löthilfsmitteln Bearbeiten
- Reinard J. Klein Wassink: Weichlöten in der Elektronik. 2. Auflage. Eugen G. Leuze, Saulgau 1991, ISBN 3-87480-066-0.
- Wolfgang Scheel (Hrsg.): Baugruppentechnologie der Elektronik. Verlag Technik u. a., Berlin u. a. 1997, ISBN 3-341-01100-5.
Weblinks Bearbeiten
- Geschichte der Flussmittel. In: Peter C. A. Schel: Kleine Enzyklopädie des deutschen Mittelalters
- Lote und Flussmittel, Wiki der elektrischen Kontakte
Einzelnachweise Bearbeiten
- Patentanmeldung DE4415527A1: Flußmittel zum Weichlöten. Angemeldet am 3. Mai 1994, veröffentlicht am 9. November 1995, Erfinder: Tadeusz Tumalski.
- Aluminium weichlöten ohne Flussmittel. Video des MDR Fernsehen; abgerufen am 8. Februar 2019.
- (Memento des vom 19. Juli 2011 im Internet Archive) Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. DIN EN 29454-1 (ISO 9454-1) Soldering Fluxes, Technical Information (englisch) abgerufen am 11. März 2011.
- IPC J-STD-004B (PDF; 113 kB) Requirements for Soldering Fluxes, IPC, 2008 (englisch)