Typologie von Metalldrähten

Weichlote

Die am häufigsten verwendeten Weichlote sind Zinnlote, Legierungen aus Zinn mit Anteilen aus Eisen, Antimon, Kupfer und Nickel. Die in Drahtform erzeugten Lote – sogenannte Röhrenlote (Radiolot, Elektroniklot) – besitzen eine oder mehrere eingearbeitete Seelen aus organischen, säurefreien Baumharzen wie z.B. Kolophonium, die beim Lötprozess als Flussmittel (Flux) wirken. Wegen der guten technischen Beherrschbarkeit und des niedrigen Schmelzpunkts enthält eine Reihe von Loten auch Blei. Die aktuelle Rechtslage insbesondere in der EU (u.a. WEEE, RoHS, DIR 2002/96/EG und DIR 2002/95/EG) aktiviert die Bemühungen, die bleihaltigen Lote durch bleifreie zu ersetzen. Technische Probleme der bleifreien Lote wie Verspröden und Whiskerbildung verbietet den Einsatz dieser Lote bei der Fertigung elektronischer Baugruppen in mehreren Bereichen (z.B. Medizintechnik, Messgeräte, Luft-und Raumfahrt, Bahntechnik, militärisch/polizeiliche Technik). Bleifreie Zinnlegierungen bestehen meist aus Silber und Kupfer. Für die Weichlotbezeichnungen werden nach DIN 1707 folgende Kürzel verwendet:

• Gruppe A: Blei/Zinn - und Zinn/Blei  - Weichlote;
• Gruppe Ah: Antimon – haltig; (L-PbSn12Sb, L-PbSn30Sb u.a.)
• Gruppe Aa: Antimon – arm; (L-PbSn8(Sb), L-PbSn30(Sb) u.a.)
• Gruppe Af: Antimon – frei; (L-SnCu3, L-SnAg5 u.a.)
• Gruppe B: Zinn/Blei-Lote mit Kupfer-, Silber- oder Phosphorzusatz; (L-Sn50Pb)
• Gruppe C: Sonderweichlote;
• Gruppe D: Weichlote für Aluminium (L-SnZn10, L-SnZn40 u.a.)

Zinn-Kupfer-Lote haben sich in der bleifreien Fertigung etabliert, deren Weiterentwicklung auf der Basis von Mikrolegierungselementen (ML – Lote) bieten Vorteile. Durch die Mikrolegierungszusätze erfolgt die Erstarrung der Lötverbindung feinkörniger, wodurch sie glatter wirkt. Das Mikrolegierungselement Nickel verringert die Kupferanreicherung im Lötbad und erleichtert eine stabile Prozessführung. Nickel in Kombination mit Zinn und Kupfer bildet eine feinere intermetallische Phase, dadurch werden Lötverbindungen stabiler und vermeiden somit intensiver mechanische Brüche. Germanium vermindert die Bildung von Krätze. Das Lot Sn-0,7Cu-0,05Ni+Ge hat mit einem Schmelzpunkt von 227°C ein sehr gutes Benetzungsverhalten. Komplexe Wechselwirkungen bei Zugabe mehrerer Legierungszusätze ermöglichen eine breite Palette von Optionen für die Optimierung von Lötmitteleigenschaften. Zugaben von Indium oder seltenen Erdeelementen  (z.B. Scandium, Yttrium, Lanthan u.a.) bieten ein weiteres Objekt bei der Gestaltung von Loten.

Hartlote

Als Hartlote bezeichnet man Legierungen auf hochsilberhaltiger oder auf Neusilber- oder Messingbasis, die neben Drahtform auch in Stab- und Stangenform lieferbar sind. Hartlote eignen sich, im Gegensatz zum Weichlot auch für mechanisch und thermisch stärker beanspruchte metallische Verbindungen. Die Verarbeitungstemperaturen für Hartlote liegen zwischen 500°C  und 1000°C. Silberlote sind Legierungen aus Silber, Kupfer, Cadmium und Zink, mit geringen Anteilen von Mangan und Nickel. Mit steigendem Silbergehalt steigt auch die Verarbeitungstemperatur. Silberlote fließen leichter als Messinglote und werden u.a. zur Verbindung von Kupferrohren verwendet. Dabei unterscheidet man:

• Silberlot ohne Cadmiumzusatz (z.B. L-Ag34Sn, L-Ag44, L-Ag55Sn);
• Silberlot mit Cadmiumzusatz (z.B. L-Ag40Cd, L-Ag30Cd)
• Messinglote sind Legierungen aus Kupfer und Zink (z.B. L – CuZn40) mit geringen Zusätzen von Silber, Silizium, Zinn und Mangan. Die Verarbeitungstemperatur liegt bei 800°C bis 1000°C. Mit steigendem Kupfergehalt erhöht sich der Schmelzpunkt und die Festigkeit.

Ausführungen

Lotdrähte werden üblicherweise im Durchmesserbereich von ca. 0,25 mm bis 7,00 mm angeboten. Dabei können diese, je nach Bedarf, mit Flussmittel gefüllt sein.

Lotdraht mit Flussmittelseele

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. Für alle einzusetzenden Flussmittel ist die Anforderung gleich: Sie müssen oxidfreie Lötflächen sichern oder Oxidfreiheit herbeiführen. Flussmittel sind in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich. Für das Weich- wie das Hartlöten gibt es jeweils spezielle Flussmittel, die in Zusammensetzung und Konzentration den Schmelzpunkt des Lotes berücksichtigen. Eine typische und lange bekannte Kennzeichnung der Typen von Flussmitteln besteht aus dem Buchstaben F (für Flussmittel), dem zwei weitere Buchstaben folgen. Der erste kennzeichnet den zu lötenden Werkstoff: S (für Schwermetall), L (für Leichtmetall); der zweite bezeichnet das Lötverfahren: H (für Hartlöten), W (für Weichlöten).

Die verwendeten Flussmittel unterscheiden sich nach ihrer Wirktemperatur und dem Korrosionsverhalten der Rückstände. Korrosive Rückstände sollten nach dem Lötvorgang abgewaschen werden, weil sie die Lötstelle oder das Werkstück chemisch angreifen. Eine weitere und relativ neue Klassifizierung von Flussmitteln für Lötanwendungen sind in der Norm EN ISO 9454 spezifiziert. Sie werden durch einen vierstelligen Code (bestehend aus drei Ziffern), gefolgt von einem Buchstaben mit folgender Bedeutung generiert.

Bis 1994 wurde die Bezeichnungen zufolge der DIN – Norm 8511 in einem Schema der Form F-SW-xx üblich. Dieser Standard wurde durch die Klassifizierung in DIN EN 29454-1 ersetzt. Eine Gegenüberstellung von DIN 8511 und DIN EN 29454-1 sind nachfolgend aufgelistet:

Bemerkungen:

Die oben angezeigte Gegenüberstellung der Flussmittel beider Standards ist keine eindeutige Zuweisung und Übereinstimmung. Da die Zusammensetzungsdefinitionen der Flussmittel auf der Grundlage beider Normen unterschiedlich sind, kann es bei der praktischen Anwendung zu Überschneidungen von verschiedenen Flussmitteln kommen. Die Auswahl gemäß DIN EN 29454-1 ist komplexer und daher vielseitiger anwendbar.

Häufig verwendete Lote und Flussmittel