Hochtemperaturlötsysteme für die Kupferlackdrahtverarbeitung

Die Aufbau- und Verbindungstechnik mittels der Kupferlackdrahttechnologie ist ein Kernprozess, besonders für die zukünftigen Mobilitätsanforderungen. In der Antriebselektronik von modernen Fahrzeugen werden immer stärker regenerative Energiegewinnungssystem eingebaut, für die notwendig E-Generatoren integriert werden müssen. Des Weiteren benötigen heutige E-Mobility-Konzepte eine Vielzahl von Schalt- und Transformationsbauteilen, Spulenkörpern, Magnetköpfen, Sensoren, Relais und sonstigen exotischen Elektronikbauteilen, für die bei der Herstellung ebenfalls die Kupferlackdrahttechnologie eingesetzt wird.

Für diese vielen, neuen Anforderungen entwickeln Lackdrahthersteller immer neue Produkte, die mit unterschiedlichsten, teilweise ebenfalls neue entwickelten Isolationsmaterialien versehen sind. Dadurch soll die Verbesserung der Isolationsklasse sowie die thermische Widerstandsfähigkeit für zukünftige Endprodukte verbessert werden. „Diese Entwicklung stellt uns immer wieder vor Herausforderungen“, so Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer der Eutect GmbH. Denn mittels der üblichen Löttechniken unter Normalatmosphäre besteht keine Möglichkeit, mit Polyurethan oder Polyesterimid beschichtete Bauteile so zu verarbeiten, dass keine Oxidbildung entsteht oder Isolationsreste die finale Lötqualität des verzinnten Drahtes erheblich mindern.

Das Unternehmen verfügt in seinem Modulbaukasten alle selektiven Lötverfahren, die in der Lage sind, beschichtete Kupferlackdrähte in einem Schritt, ohne zusätzliche Entfernung der Isolierung, prozesssicher thermisch abzuisolieren. Dabei ist die bleifreie Verarbeitung mit all seinen spezifischen Prozessfinessen in Bezug auf die spezifische Lotlegierung, das Flussmittel, den Temperaturzeitverlauf mit fließender oder stehender Lotschmelze das übergreifende Kern-Know-how einer zielführenden Prozessverarbeitung. Hierfür sind Hochtemperaturlötsysteme des Unternehmens entwickelt worden. Diese Systeme arbeiten mit der statischen oder fließenden Lotschmelze.

Dabei ist es wichtig, eine hohe Qualität bei der Kupferablegierung, dem bzw. Leaching zu erreichen. Mittels der über die stehende oder fließende Lotschmelze sowie einem exakten Temperaturzeitverlauf wird das prozessschonend und produktspezifisch Abisolieren definiert. Dabei kommen, um verschiedenen negativen Effekten entgegen zu wirken, neu entwickelte oder noch zu entwickelnde Lote mit Dotier-Eigenschaften zum Einsatz. Diese reduzieren die Drahtablegierung, die Lotoxidbildung sowie die Lotkontaminierung und schonen die Lötanlage.

Der Hochtemperaturprozess zum Verzinnen des Unternehmens kann mit einem statischen Lotbad und einem dynamischen, frei programmierbaren Rakelsystem erfolgen. Diese reduziert die Kontamination und hält die Basislegierung des Lotes konstant. Damit bleibt die Legierung über den gesamten Prozessverlauf in der ursprünglichen Zusammensetzung erhalten. Die geregelte Entnahme des kontaminierten Lotes und die automatisch Lotnachfüllung des Basislots werden somit über die gesamte Fertigungsstückzahl konstant gehalten. Für eine saubere Lackabgrenzung zwischen verzinntem Draht und der Poly-Isolierung können die Drahtenden während der Austauchbewegung in der statischen oder fließenden Lotwelle kinematisch bewegt oder mit entsprechender Maskierung sauber abgegrenzt werden. Dadurch bleiben Abbrandreste der Poly-Isolierung nicht am blankverzinnten und abisolierten Draht kleben oder als Black Dots qualitätsmindernd sichtbar hängen. Diese Verunreinigungen sind zwar unbedenklich, sehen aber nicht schön aus.

Oberflächen, die mit dem heißen Lot in Kontakt kommen, sind sowohl in der statischen oder fließenden Lotschmelze komplett über Spezialbeschichtungen geschützt. Des Weiteren wurde für dieses Einsatzgebiet eine Induktionslotpumpe, die frei von beweglichen Bauteilen ist, entwickelt. Die eigens hierfür programmierten Algorithmen mit zugehöriger Prozessregelung, eine redundante Überwachung der Lotschmelztemperatur sowie eine Stickstoff-Schutzgasglocke über der Lotprozessoberfläche und der Höhenregelung der Lotwellen runden das Hochtemperaturlötsysteme ab. Dazu gehört ein Eingabe-HMI sowie eine Prozessdatenerfassung zur Prozessnachverfolgung.