Komfortabler Lötbarkeitstester

Beim Lötbarkeitstest werden die Bauteile – am besten schon im Wareneingang – mit einem solchen Gerät auf ihre Benetzbarkeit überprüft. Wenn das Ergebnis gut ist, können die Bauteile in die Produktion übergeben werden. Ist das Ergebnis nicht zufriedenstellend, bleibt immer noch genug Zeit, um die gesamte Charge zurückgehen zu lassen und Ersatz zu fordern oder anderweitig neu zu beschaffen, bevor es in der Produktion zu Engpässen kommt.

Werden keinerlei Maßnahmen zur Benetzbarkeitsverifikation durchgeführt, besteht die Gefahr, dass Bauteile am Ende des Produktionsprozesses obligatorische Tests nicht bestehen und alle bis dahin gefertigten Einheiten repariert oder abgeschrieben werden müssen. Im schlimmsten Fall kommt es dann auch zu Rückläufern aus dem Markt oder Lieferverzug. Die Folge- und Ersatzkosten, die sich aus einer solch nicht abgesicherten und unkontrollierten Produktionsmethodik ergeben, übersteigen schnell die Investitionskosten eines Lötbarkeitstesters.

Der Lötbarkeitstester

Die Lötbarkeitsprüfung gestaltet sich bei modernen, PC-geschützten Geräten denkbar einfach: Zunächst werden Bauteiledaten und Testparameter mittels einer übersichtlichen Maske in der Software erfasst. Danach wird das Bauteil in eine Halterung eingeklemmt, mit Flussmittel benetzt und im Lötbarkeitstester fixiert.

Wird der Testlauf gestartet, erfasst die Software sämtliche relevanten Messwerte tabellarisch, gibt sie als Kurve aus und blendet die für die jeweilige Norm relevanten Eckdaten für eine Beurteilung der Lötbarkeit mit ein. Diese Testroutine sollte mit ca. 10 Bauteilen aus der gleichen Lieferung wiederholt werden, um einen Mittelwert zu erhalten.

Die Software bietet statistische Informationen zu Abweichung, Mittelwert etc. an. Der Lötbarkeitstester von Microtronic bietet auch die Möglichkeit, während der Messung auf Wunsch automatisch ein Video des Testlaufs aufzunehmen und zusammen mit der Messung zu speichern. Er verfügt optional über eine Einrichtung zum Testen unter Stickstoff. Dazu wird beim Test automatisch eine Haube, die mit Hausstickstoff gespült wird, zusammen mit dem Prüfteil abgesenkt. Die Funktion kann per Software einfach ein- oder ausgeschaltet werden.

Drei Messverfahren

Am gebräuchlichsten ist der Test mit einem Lotbad, in dem die gleiche Legierung vorhanden ist, wie sie auch in der Produktion zum Einsatz kommt. Zu Testzwecken können natürlich auch verschiedene Legierungen untersucht werden. Hierzu wird das Bauteil mit voreingestellter Geschwindigkeit und Tiefe in das Lotbad eingetaucht. Die genauen Positionen des Bades und des Bauteils werden mit einem berührungslosen Sensor ermittelt. Vor dem dann erfolgenden Messzyklus wird das Lotbad automatisch mittels Rakel von Oxyd befreit.

Mit dem Eintauchen des Bauteils entsteht zunächst eine Verdrängung des flüssigen Lotes, da das Bauteil nicht sofort oder nur verzögert Lot aufnimmt. Durch die hohe Oberflächenspannung des geschmolzenen Lotes entsteht ein starker Auftrieb, welcher gemessen wird. Nachdem das Bauteil auf Löttemperatur ist, beginnt die Benetzung und das Lot fließt an den zu benetzenden Flächen nach oben. Zusammen mit der vorher genannten Oberflächenspannung im flüssigen Lot entsteht so eine Zugkraft, welche ebenso gemessen wird.

Der gesamte Messverlauf wird optisch als Kraft-Zeit-Kurve dargestellt. Sämtliche Einzelmesswerte sind auch als Tabelle verfügbar. Weiterhin kann das Gerät die Messwerte mathematisch aufbereiten und den Benetzungswinkel errechnen. Dieser Wert ist – im Gegensatz zu Kraftwerten – mit Ergebnissen anderer Bauteile vergleichbar. Auch dies ist ein weiterer Vorteil des Gerätes.

Ein Test mittels einer geschmolzenen Lotkugel findet ebenso häufig Anwendung. Der Ablauf und die Messwerterfassung sind dabei dem Test in einem Lotbad sehr ähnlich. Nur wird hierbei eine geschmolzene Lotkugel verwendet und das Bauteil in X- und Y-Richtung mittels motorisierten Achsen genau über der Lotkugel positioniert. Diese Lotkugel muss vor jedem Test mittels Flussmittel von Oxyd gereinigt und nach dem Test ausgetauscht werden. Dazu werden Lotformteile in den gängigen Legierungen mitgeliefert. Das Lotkugelmodul des Geräts bietet die Lotkugeldurchmesser 1, 2, 3 und 4 mm an.

Test mittels Lotpaste

Eine völlig neuartige Methode stellt der Test mittels Lotpaste und entsprechendem Temperaturprofil dar. Hierbei wird ein Bauteil auf gedruckter Lotpaste aufgesetzt und anschließend durch ein Thermoprofil ähnlich dem eines Lötofens gefahren. Dabei werden sämtliche auftretenden Kräfte gemessen und ausgegeben. Diese neuartige Methodik bildet derzeit die einzig bekannte Möglichkeit, das existierende Lötprofil eines Inline-Produktionsofens stark angenähert zu simulieren und entsprechend zu qualifizieren.

Die Software-Oberfläche ist leicht zu bedienen und ermöglicht einfaches Anlegen kompletter Bauteilebibliotheken. Entsprechende Datensätze werden generiert, können gespeichert und jederzeit wieder abgerufen und editiert werden. Zusätzlich lassen sich die Ergebnisse immer in der erforderlichen Norm darstellen. Standardmäßig werden viele Normen unterstützt. Weitere eigene Standards sind leicht anleg- und verwendbar.

Eine weitere Funktion ermöglicht es, die angezeigte Kurve inklusive der Messwerttabelle über die Zwischenablage in andere Anwendungen zu exportieren. So können z.B. sehr einfach Berichte oder Präsentationen erstellt werden. Der Ausdruck enthält alle Messparameter sowie die Kurve und die Messwerttabelle. Mittels eines PDF-Druckertreibers lassen sich die Reports leicht als PDF-file erstellen und dann z.B. per E-Mail verschicken.

Wird der Steuerrechner mit dem Netzwerk verbunden, sind alle Testergebnisse auf einem zentralen Server speicher- und von dort auch aufrufbar. Dies ist vor allem bei Firmen mit mehreren Standorten sehr interessant, da die Messwerte untereinander verglichen werden können. So kann man Ergebnisse von einem Bauteil aus Werk A direkt mit denen von Werk B vergleichen oder aber auch von Lot 1 mit Lot 2 oder aber die Ergebnisse des letzten mit denen dieses Jahres. Der Kreativität und den Möglichkeiten sind hier kaum Grenzen gesetzt.

Bedienoberfläche und Software

Die Anwendung der von Grund auf neu entwickelten Software ist so gestaltet, dass man mit sehr geringem Aufwand sofort loslegen kann. Nach einem „Login“ mit Usernamen und Passwort wählt man das zu testende Bauteil aus einer Liste und startet den Test.

Neue Testmuster können genauso leicht angelegt werden, z.B. eigene Testnormen, User, Lote oder Flussmittel. Der Aufbau der Rubriken ist immer so gestaltet, dass es eine Liste mit allen Einträgen als Übersicht gibt und sich per Doppelklick ein Fenster mit allen Daten öffnet.

Sämtliche Informationen und Messergebnisse werden in einer SQL-Datenbank gespeichert, demnächst optional auch in einer zentralen Datenbank des Anwenders oder auf Servern für alle Geräte im Unternehmen – weltweit. Damit stehen sämtliche Daten und alle Messergebnisse über praktische Suchfilter sofort zur Verfügung. Wenn man z.B. wissen möchte, wie der „Stift A“ in den letzten 3 Jahren abgeschnitten hat oder wenn man z.B. das gleiche Bauteil von verschiedenen Lieferanten bezieht und die Lötqualität vergleichen möchte stehen die Daten innerhalb von Sekunden zur Verfügung.

Die Testergebnisse lassen sich als Übersicht darstellen, als Mittelwerte errechnen und in Form einer Kurve darstellen. Dabei werden alle bekannten Testnormen berücksichtigt und die Gut-Schlecht-Kriterien in die Messkurven eingeblendet. Man kann auch Firmeninterne oder vom Anwender verwendete Normen leicht einstellen.

Mit einer Webcam lassen sich auf Wunsch automatisch Videos der Messungen aufnehmen. Hierbei kann man Einstellungen wie z.B. die Frame-Rate, mit oder ohne Ton, den CODEC und mehr frei wählen.

Damit die Software für alle User einfach zu bedienen ist, wurde eine Sprachverwaltung integriert, mit der man jedes Textfeld in der Software selber anpassen kann, für jede Sprache. Auch neue Sprachen können angelegt werden, falls diese noch nicht von Microtronic unterstützt werden.

Um die Ausgabe der Ergebnisse zu erleichten, lassen sich diese per Copy & Paste weiterverarbeiten, als CSV-Datei exportieren, die Kurve(n) als Bild speichern, mit einem Standard-Template drucken oder an ein Word-Template übergeben. Für diese Funktion ist eine Winword-Lizenz erforderlich. Dieses Template funktioniert mit Platzhaltern und lässt sich komplett anpassen, wie z.B. mit der Einbindung eines Firmenlogos und der Adresse im Fußtext. 

(hb)