Flussmittel (Löten)

Flussmittel (Löten)

Ein Flussmittel bezeichnet im Bereich von fügetechnischen Fertigungsverfahren wie dem Weich- und Hartlöten verschiedene chemische Stoffe, welche dem metallischen Lot und den zu verlötenden Teilen das Eingehen einer festen metallischen Verbindung ermöglichen. Dazu entfernen sie an den zu verbindenden Oberflächen aufliegende Oxide durch chemische Reaktionen. Gleiches gilt für Oxide, die unter dem Einfluss von Luftsauerstoff und Wärme erst während des Lötvorgangs entstehen.

Inhaltsverzeichnis

Wirkungsweise

Flussmittelstift zum gezielten Aufbringen von Flussmittel auf eine Leiterplatte.

Die Lötflächen werden mit dem Mittel der Wahl behandelt. Es folgt eine Erwärmung über den Schmelzpunkt des Lotes hinaus.

Das Flussmittel reduziert (entoxidiert) bei der Erwärmung die Oberflächen der zu fügenden Flächen sowie des Lotes und verhindert zugleich eine erneute Oxidbildung durch Bildung einer flüssigen Schutzschicht. Ein weiterer Effekt ist das Verringern der Oberflächenspannung des flüssigen Lotes.

Auswahlkriterien

Flussmittel sind in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich, wobei diese von der Art der zu verlötenden Teile abhängt.

  • für die Elektronik ist ein Flussmittel erforderlich, welches keine korrodierenden Rückstände hinterlässt (z. B. die organische Substanz Kolophonium, die bei Erhitzung reduzierend wirkt).
  • Aluminium und Edelstahl sind nur mit speziellen Flussmitteln lötbar.
  • für Arbeiten an stark verunreinigten Fügepartnern werden säurehaltige Flussmittel verwendet (Lötwasser auf Basis Zinkchlorid, Lötfett). Rückstände säurehaltiger Flussmittel sind zu entfernen, da sie langfristig zu Korrosion der Lötstelle führen.
  • für das Weich- wie das Hartlöten gibt es Flussmittel, die den Temperaturbereich, in dem die Lötung erfolgt, in Zusammensetzung und Schmelzpunkt berücksichtigen.

Für alle einzusetzenden Flussmittel ist die Anforderung gleich: Sie müssen oxidfreie Lötflächen sichern oder Oxidfreiheit herbeiführen.

In Spezialfällen, etwa wenn eine Verunreinigung der Lötstelle durch Reste des Flussmittels unbedingt zu vermeiden ist, wird ohne ein solches unter Schutzgas oder im Vakuum gelötet. Dadurch wird eine Oxidation der zu verbindenden Flächen während des Lötvorgangs verhindert.

Gefährdungspotenzial

Dose mit Flussmittel welches vor dem Lötvorgang auf einen Draht angebracht wird

Flussmittel können ätzend sein (Zinkchlorid, Ammoniumchlorid). Sie können Halogenierte Kohlenwasserstoffe enthalten, um die Lötflächen von Fett zu befreien. Bei der Anwendung von Flussmittel sollte stets das Merkblatt für Anwendung und Umgang sowie den R- und S- Merksätzen beachtet werden.

Lötwasser und Lötfett hinterlassen auf Isolierstoffen leitfähige und hygroskopische Rückstände, die zu fehlerhafter Isolation, elektrischem Schlag und Kurzschluss führen können. Auch daher sind diese Mittel in der Elektrotechnik/Elektronik nicht zu verwenden.

Auch Elektronik-Flussmittel (Flussmittelseele in Elektronik-Lötdraht, Tinkturen, Lötlacke und Kolophonium) sind gesundheitlich bedenklich, da sie in der Nähe der Löttemperatur zur Rauchgasbildung neigen und diese Dämpfe eingeatmet werden können. Gemäß geltender Arbeitschutzrichtlinien ist sicherzustellen, dass auftretende Rauchgase nicht eingeatmet werden.

Typ-Kennzeichnung beim Löten verwendeter Flussmittel

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

Die verwendeten Flussmittel unterscheiden sich nach ihrer Wirktemperatur und dem Korrosionsverhalten der Rückstände.

  • für Schwermetalle
    • F-SH 1: Wirktemperatur (550–800) °C, Borverbindungen, komplexe Fluoride, im allgemeinen korrosiv, Rückstände abwasch- oder abbeizbar.
    • F-SH 1 a: Wirktemperatur (550–800) °C, Borverbindungen, komplexe Fluoride, Chloride, korrosiv, Rückstände abwasch- oder abbeizbar.
    • F-SH 2: Wirktemperatur (750–1100) °C, Borverbindungen, im allgemeinen nicht korrosiv.
    • F-SH 3: Wirktemperatur (1000–1250) °C, Borverbindungen Phosphate, Silikate, nicht korrosiv.
    • F-SH 4: Wirktemperatur (600–1000) °C, Chloride, Fluoride ohne Borverbindungen, im allgemeinen korrosiv. Rückstände abwasch- oder abbeizbar.
  • für Leichtmetalle
    • F-LH 1: Wirktemperatur (500–600) °C, hygroskopische Chloride und Fluoride, im allgemeinen korrosiv. Rückstände abwasch- oder abbeizbar.
    • F-LH 2: Wirktemperatur (500–600) °C, nichthygroskopische Fluoride, im allgemeinen nicht korrosiv.

Zum Weichlöten von Schwermetallen

Kolophonium zum Löten

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 zunehmend eingesetzt werden. Die meisten Flussmittel sind hygroskopisch, nehmen daher Luftfeuchtigkeit auf und begünstigen Korrosion.

ISO 9454-1, DIN EN 294545-1

Flussmittel für Lötanwendungen sind in der Norm ISO 9454-1, auch bekannt als DIN EN 294545-1, spezifiziert. Sie werden durch einen vierstelligen Code, welcher aus drei Ziffern, gefolgt von einem optionalen Buchstaben, mit folgender Bedeutung besteht: [1]

Flussmitteltyp Basis Aktivator Aggregatzustand
1 Kolophonium
  • 1 Kolophonium
  • 2 Ohne Kolophonium
  • 1 Ohne Aktiviator
  • 2 Mit Halogenide
  • 3 Aktiviator nicht auf Halogenidebasis
  • A Flüssig
  • B Fest
  • C Paste
2 Organisch
  • 1 Wasserlöslich
  • 2 Unlöslich in Wasser
3 Anorganisch
  • 1 Salze
  • 2 Säuren
  • 3 Basisch
Dünnflüssiges Flussmittel („Schaumfluxer“) in einer Schwalllötmaschine

Alte DIN 8511

Früher waren Bezeichnungen zufolge der Norm DIN 8511, in einem Schema der Form F-SW-xx, üblich und wurde durch die Klassifizierung in DIN EN 29454-1 ersetzt. Die DIN 8511 folgt folgender Einteilung:

    • F-SW 11: Flüssigkeit. Basis Zink- oder andere Metallchloride der Schwermetalle und/oder Ammoniumchlorid (vulgo Salmiak) in wässeriger Lösung. Freie Salz-, Schwefel-, Salpeter- oder Fluorwasserstoffsäure. Für stark oxidierte Oberflächen, beispielsweise Dachrinnen aus Reinzink.
    • F-SW 12: Basis ist Zinkchlorid, oder andere Schwermetallchloride und/oder Ammoniumchlorid/Salmiak . Flussmittelrückstände sind sorgfältig mit Wasser abzuwaschen. Anwendung als Flüssigkeit im Kühlerbau, für Klempnerarbeiten unter anderem an Kupfer, Tauchverzinnen. Als Pulver zum abdecken von Lot- und Zinnbädern. Als Lot-Flussmittelgemisch zum Weichverzinnen, beispielsweise von Gusseisen, Bronze oder Edelstahl.
    • F-SW 13: Basis ist Phosphorsäure oder deren chemische Derivate. Rückstände sind mit geeigneten Reinigungsverfahren zu beseitigen. Anwendung als Flüssigkeit für Arbeiten an Kupfer, Kupferlegierungen oder Edelstahl.
  • Rückstände wirken bedingt korrosiv. Als Trägersubstanz wird u.a. Alkohol, Mineralöle und -fette, höhere Alkohole, organische Lösungsmittel und Emulsionen verwendet.
    • F-SW 21: Wirktemperatur (140–450) °C, Zink- und/oder Ammoniumchlorid in organischer Zubereitung (z. B höhere Alkohole, Fette), bedingt korrosiv, für Kupfer und Kupferlegierungen.
    • F-SW 22: Wirktemperatur (200–400) °C, Zink- und/oder Ammoniumchlorid in organischer Zubereitung (z.B höhere Alkohole, Fette), ohne Ammoniumchlorid, bedingt korrosiv, für Kupfer und Kupferlegierungen, Trinkwasserinstallationen.
    • F-SW 23: Wirktemperatur (200–400) °C
    • F-SW 24: Wirktemperatur (200–400) °C
    • F-SW 25: Wirktemperatur (200–400) °C
  • Rückstände rufen Korrosion hervor
    • F-SW 26: Wirktemperatur (140–450) °C
    • F-SW 27: Wirktemperatur (140–450) °C
    • F-SW 28: Wirktemperatur (140–450) °C
  • Rückstände wirken nicht korrosiv. Rückstände können ohne Korrosionsgefahr auf der Lötstelle verbleiben. Bei elektrischen Messgeräten u.ä. können die elektrischen und mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden; empfehlen, spröde Harzreste sind daher zu entfernen. Als Lösungsmittel dient Alkohol oder Tri (Trichlorethylen)
    • F-SW 31: Wirktemperatur (200–400) °C, Basis ist natürliches oder modifiziertes Harz (Kolophonium) ohne Zusätze. Flussmittelreste können auf der Lötstelle verbleiben. Anwendung in der Elektrotechnik, Elektronik als Pulver zur Abdeckung von Lotbädern. oder als Flussmittelseele in den Lötdraht eingearbeitet.
    • F-SW 32: Wirktemperatur (200–300) °C, Basis wie F-SW 31, aber mit organischen, halogenfreien Aktivierungszusätzen, beispielsweise Stearin-, Salizyl-, Adipinsäure, ohne Amine, Diamine oder Harnstoff. Anwendung als Pulver, als „Seele“ in Lötdraht eingearbeitet. oder als Gemisch aus Lot und Flussmittel in der Elektrotechnik, Elektronik, Miniaturtechnik (SMD), Leiterplatten.
    • F-SW 33: Auf Basis synthetischer Harze mit organischen, halogenfreien Aktivierungszusätzen, jedoch ohne Amine, Diamine oder Harnstoff. Anwendung wie F-SW 32.
    • F-SW 34: Basis sind organische, halogenfreie Säuren und natürliches Harz (Kolophonium) ohne Amine, Diamine oder Harnstoff. Anwendung als Flüssigkeit oder als „Seele“in den Lötdraht eingearbeitet in der Elektronik, Miniaturtechnik (SMD), Leiterplatten.

Gegenüberstellung der beiden Normen:

Korrosionsverhalten
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, DIN EN 61190-1-1

In der Industrie wird zunehmend eine Klassifizierung mit IPC-Spezifikation, welche von der Association Connecting Electronics Industries veröffentlicht wird, nach IPC-J-STD-004B vorgenommen (weitgehend identisch zu DIN EN 61190-1-1). Diese Spezifikation beschreibt das jeweilige Flussmittel mit drei Buchstaben und einer Zahl:[2]

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

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

Einzelnachweise

  1. Standards for soldering fluxes, DIN EN 29454-1 (ISO 9454-1) Soldering Fluxes, Technical Information, abgefragt am 11. März 2011, engl.
  2. IPC J-STD-004B Requirements for Soldering Fluxes, IPC, 2008, (engl.)

Literatur zu Löthilfsmittel

  • Klein Wassink, R. J.: Weichlöten in der Elektronik. 2. Auflage. Eugen G. Leuze Verlag, 1991, ISBN 3-87480-066-0.
  • Scheel, Wolfgang: Baugruppentechnologie der Elektronik. 1. Auflage. Verlag Technik, 1997, ISBN 3-341-01100-5.

Weblinks

 Commons: Flussmittel (Löten) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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