Dieser Leitfaden dient als Praxisnachschlag für alle, die lötzinn bleifrei verarbeiten und löten bleifrei sauber auf den Punkt bringen wollen. Der Wechsel auf SAC‑Alloyen verlangt nicht nur Hitze, sondern Kontrolle: Ein zu niedriges Eisen macht kalte Lötstellen, eine falsche Wellenlebensdauer zerstört Leiterplatten und zuviel Wärme schädigt Bauteile. Wir fassen deshalb alle Temperaturfenster, typische Fehlerbilder und Werkzeug‑/Flussmittelentscheidungen zusammen, die den Unterschied zwischen einer nervenaufreibenden Reparatur und einem zuverlässigen, langlebigen Gelenk ausmachen.
Warum bleifrei?
Regulatorische Vorgaben mögen den Umstieg getragen haben, aber die eigentliche Herausforderung ist die neue Balance zwischen ausreichender Benetzung und minimierter thermischer Belastung. Die höhere Schmelztemperatur von SAC305 (217–221 °C) verschiebt das gesamte Prozessfenster um rund 30–50 °C nach oben, ohne dass sich die Temperaturtoleranzen der Bauteile proportional anpassen. Deshalb ist die Genauigkeit der Temperaturführung heute entscheidender als früher: Ein 10‑°C‑Drift kann bei bleifreiem Lot schnell den Unterschied zwischen funktionierendem Joint und Riss bedeuten.
Temperaturfenster für verschiedene Prozesse
| Prozess | Temperaturbereich | Hinweise |
|---|---|---|
| Handlöten mit SAC (Spitze) | 350–400 °C, bei feinen SMD-Konstellationen gern 330–345 °C | Das Eisen wird etwa 100 °C über Liquidus gehalten, damit die Wärme in zwei Sekunden durch Pad, Bauteil und Lot wandern kann; frisch verzinnte Spitze und kräftige thermische Masse (chisel tip) erleichtern das Aneinanderhaften. |
| Reflow (SAC) | T_peak 235–250 °C, Ramp ≤3 °C/s, TAL 30–60 s | Der engere Prozessfenster zwingt zu dokumentierten Profilen (Preheat 120–160 °C, Soak 150–200 °C) und laufender Kontrolle von Delta zwischen heissestem und kältestem Punkt. |
| Wellenlöten (SAC305) | Preheat 110–150 °C, Wellenbad 235–245 °C, Conveyor 800–1200 mm/min | Nur mit vorgedämpften, automatisierten Flussmitteln und Messung von Topside‑Temperaturen erreicht man stabile Hole‑Fill und vermeidet Tropfenbildung. |
| Selektives Löten | Pot 280–320 °C, kürzere Dwell‑Time | Die lokal fokussierte Hitze verlangt mehr Headroom im Bad, aber die kürzere Einwirkzeit schützt empfindliche Nachbarbauteile. |
| Entlöten (SAC) | 370–400 °C (Spitze), ~315–370 °C (Heissluft) | Höhere Temperaturen als beim Aufbau sind nötig, weil das Lot geschmolzen und abgesaugt werden muss; kontrollierte Hitze und schnelle Absaugung verhindern Hitzeübertrag auf das Bauteil. |
Die Tabelle ist kein Rezept, sondern ein Startpunkt: Jede Baugruppe muss einmal vermessen werden, damit Ramp, TAL, Preheat und Abkühlung in ihrem Zusammenspiel funktionieren.
Typische Fehlerbilder beim löten bleifrei
- Kalte Lötstellen / mangelnde Benetzung: Das Lot bleibt perlenartig auf dem Pad, wenn die Temperatur zu niedrig oder die Kontaktzeit zu kurz ist. Das passiert oft, weil ein zu dünner Tipp oder eine oxidierte Spitze die Wärme nicht weitergibt.
- Brücken, Tombstoning, Solder Balls: Die höhere Oberflächenspannung von SAC führt bei zuviel Hitze oder zu aggressivem Flussmittel zu unkontrollierten Ablagerungen und Restrings; die engen Fenster verstärken diese Symptome, sobald ΔT über 10 °C schwankt.
- Delaminierung / Gelöste Lagen: Lange Aufenthalte oberhalb von 250 °C (Reflow) oder ungleichmässiges Vorheizen können Laminatschichten ablösen, gerade bei FR‑4 mit Tg um 130–140 °C.
- Beschädigte Spitze / oxidiertes Lot: Rückstände aus rosin‑ oder synthetischer Flussmittelchemie oxidieren die Spitze, wenn sie nicht nach jedem Joint gereinigt und neu verzinnt wird.
Werkzeug- und Flussmittelwahl
Werkzeug
Ein temperaturgeführtes Eisen mit einstellbarer Leistung ist Pflicht. Für durchkontaktierte Anschlüsse reichen 45–60 W, für feine SMD‑Pins ein schneller, temperaturstabiler 30–45 W‑Station, damit die Spitze den Kontakt über zwei bis drei Sekunden hält. Die Spitze sollte immer sowohl Pad als auch Anschluss gleichzeitig berühren, damit keine lokalen Hot Spots entstehen. Zusätzlich sind Hot‑Air‑Stationen mit 300–370 °C für SMD‑Rework ohne Kontaktflächen, aber mit kontrollierter Luftstromstärke sinnvoll, weil sie die Wärme gleichmässig verteilen.
Neben Hitze kommt Bewegung: Reinige und verzinne die Spitze unmittelbar nach jedem Joint, damit das Lot die Wärme überträgt, bevor Oxide den Kontakt trennen. Unregelmässige Reinigung führt schnell zu kalten Stellen.
Flussmittel
Die Entscheidung zwischen Rosin (RMA), No-Clean (ROL0/ROL1) und wasserlöslichen (ORH1/M) Flussmitteln hängt nicht nur von der Reinigungsmöglichkeit, sondern auch von der Oxidationslage und der gewünschten Zuverlässigkeit ab. Die handwerklich einfachste Lösung ist ein No-Clean, weil es minimale Rückstände hinterlässt, die in den meisten Consumer‑Umgebungen toleriert werden. Rosin übertrifft es bei oxidierten Pads, verlangt aber leichte Reinigung, damit es nicht hygroskopisch wirkt. Wasserlösliche Formulierungen haben die stärksten Aktivatoren, müssen aber sofort gewaschen werden.
Lead‑free‑Lote brauchen aktive Flussmittel. No‑Clean muss in der Handarbeit oft doch mit IPA nachgewischt werden, weil die Aktivatoren nicht vollständig inerte Rückstände bilden, wenn die Hitze zu lokal bleibt. Wasserlösliche Residuen dürfen nie kleben bleiben, da sie korrosive Gase bilden. Daher gilt: Fluxmengen dosieren, dünn verteilen und den Wärmefluss so steuern, dass der Aktivator genau dann reagiert, wenn das Lot schmilzt.
Tipps für die Praxis
- Vorbereitung: PCB und Bauteile mit IPA und einem fusselfreien Tuch entfetten, Lötflächen bei Bedarf leicht anschleifen oder mit Fresh‑Flux aktivieren. Ein Flux‑Pen hilft bei feinen Pad‑Abständen, da man die Chemie gezielt aufträgt.
- Vorwärmen: Besonders grosse Gussteile oder dicke Kupferflächen profitieren von einem kurzen Preheat (ca. 20‑30 s) bei 120–160 °C, damit das Lot nicht sofort abkühlt und die Oberfläche nicht zu schnell oxidiert.
- Wärmefluss messen: Fixiere Thermoelemente, wenn möglich, und dokumentiere Rampen und TAL, vor allem bei wiederkehrenden Baugruppen. Ein Profil mit zu schnellen Rampen (>3 °C/s) kostet Flussmittelaktivierung, zu lange Verweilzeiten fördern IMC‑Wachstum.
- Nacharbeit: Entlötlitze 2 mm × 1,5 m (reines Kupfer, flexibel) zieht verbliebenes Lot weg und verteilt den Wärmepuls besser. Kombiniert man sie mit einer manuellen Entlötpumpe mit Teflonspitze, lässt sich das Lot aus kleinen Durchkontaktierungen ziehen ohne die Leiterbahn zu reissen.
- Fluxreste: Auch bei No-Clean schadet ein kurzes IPA‑Bad keineswegs. In kritischen Umgebungen (Feuchtigkeit, Conformal Coating, Hochspannung) sollte man die Rückstände mit IPA oder speziellen Fluxreinigern entfernen, weil sonst Mikrokorrosion und Signalprobleme auftreten.
- Kontrolle: Visuelle Inspektion + AOI‑ähnliche Checks (unter Mikroskop) sichern, dass kein Tombstoning, Underfill oder unvollständiges Benetzen auftritt. Schlecht aussehende Lötpunkte lassen sich meist durch Temperatur überprüfen: glänzend und sphärisch ist gut, matt und körnig ist kalt.
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Bildquellen
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Quellen
- Soldering Temperature: Optimizing Heat for Reliable Electronic Assemblies (Wevolver).
- Soldering Temperature in PCB Assembly (PCBasic).
- Lead-Free Reflow Soldering Profiles vs Traditional Processes (PCBelec).
- Technical Guide to Wave Soldering in SMT Assembly (LTPCBA).
- Wave soldering temperature window SAC305 (Chuxin SMT).
- Choosing Soldering Flux: The Complete Guide to No-Clean, Rosin, and Water-Soluble (SolderMag).
- No-Clean Flux vs Clean Flux: Complete Guide to Choosing & Cleaning Solder Flux (PCBSync).
- What Temperature is Needed for Desoldering PCB? (Flex PCB).
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