Flussmittel (Löten)

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Ein Flussmittel ist ein beim Löten zugegebener Stoff, der eine bessere Benetzung des Werkstücks durch das Lot bewirkt. Es entfernt die an den Oberflächen aufliegende Oxide durch chemische Reaktion. Gleiches gilt für Oxide, die während des Lötvorgangs durch den Sauerstoff der Luft entstehen. Flussmittel setzen außerdem die Grenzflächenspannungen herab.

Wirkungsweise[Bearbeiten]

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 aktiviert die Oberflächen der Werkstücke und reduziert (entzundert, deoxidiert) bei der Erwärmung der zu verbindenden Werkstücke die Oberflächen an den zu fügenden Flächen sowie das Lot und verhindert zugleich eine erneute Oxidbildung durch Bildung einer flüssigen Schutzschicht oder lokalen Schutzsphäre. Ein weiterer Effekt ist das Entspannen (Verringern der Oberflächenspannung) des flüssigen Lotes.

Auswahlkriterien[Bearbeiten]

Für alle einzusetzenden Flussmittel ist die Anforderung gleich: Sie müssen oxidfreie Lötflächen sichern oder Oxidfreiheit herbeiführen. Flussmittel sind in ihrer Zusammensetzung unterschiedlich, wobei diese von der Art der zu verlötenden Teile und von der Temperatur des verwendeten Lotes abhängt. Für das Weich- wie das Hartlöten gibt es jeweils spezielle Flussmittel, die in Zusammensetzung und Konzentration den Schmelzpunkt des Lotes berücksichtigen.

  • Für Arbeiten an oxidierten Fügepartnern werden säurehaltige Flussmittel verwendet (Lötwasser auf Basis Salzsäure, Salicylsäure, Adipinsäure, Lötfett). Rückstände säurehaltiger Flussmittel sind zu entfernen, da sie langfristig zu Korrosion der Lötstelle führen.
  • Zum Verbessern des Legierungsprozesses werden Aktivatoren eingesetzt (Zinkchlorid, Ammoniumchlorid oder organische Salze).
  • Für die Lotverbindung erzeugen die Aktivatoren eine höhere Konzentration beweglicher Ionen im Flussmittelfilm an der Werkstückoberfläche.
  • Bei fettig verschmutzten Fügepartnern werden organische Lösemittel verwendet.
  • Für die Elektronik ist ein Flussmittel erforderlich, welches keine korrodierenden Rückstände hinterlässt (z. B. die organische Substanz Kolophonium, die bei Erhitzung reduzierend wirkt).
  • Für Aluminium existieren mittlerweile alternative Lötverfahren, die den Einsatz von Flussmitteln überflüssig machen. [1]
  • Auch Chromnickelstahl und Edelstahl sind mit speziellen Flussmitteln lötbar.

In Spezialfällen, etwa wenn eine erneute Oxidation der Lötstelle durch die Atmosphäre unbedingt zu vermeiden ist kein Flussmittel verfügbar ist, wird ohne ein solches unter Schutzgas oder im Vakuum gelötet. Dadurch wird eine Oxidation der zu verbindenden Flächen während des Lötvorgangs verhindert.

Gefährdungspotenzial[Bearbeiten]

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

Flussmittel sind für verschiedene Aufgaben unterschiedlich zusammengesetzt. Sie sind meist

Bei der Anwendung eines Flussmittels muss stets das Merkblatt für Anwendung und Umgang sowie den R- und S-Sätzen beachtet werden.

Herkömmliches Lötwasser und Lötfett verdampfen teilweise und hinterlassen auf Isolierstoffen korrodierende, leitfähige und hygroskopische Rückstände, die zu fehlerhafter Isolation, elektrischem Schlag und Kurzschluss führen können. Daher sind diese Mittel in der professionellen Elektrotechnik/Elektronik nicht zu verwenden.

Flussmittel und Lötpasten zum Hartlöten schmelzen beim Löten und hinterlassen einen festen ebenfalls korrosiven Rückstand.

Auch Elektronik-Flussmittel (Flussmittelseele in Elektronik-Lötdraht, Tinkturen, Lötlacke und Kolophonium) sind gesundheitlich bedenklich, da sie schmelzen und bei Löttemperatur rauchen und dieser Rauch eingeatmet werden kann. Gemäß geltenden Arbeitsschutzrichtlinien ist sicherzustellen, dass auftretende Rauchgase nicht eingeatmet werden.

Typ-Kennzeichnung beim Löten verwendeter Flussmittel[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Kolophonium zum Löten
Löstellen mit NoClean und mit Kolophonium

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.

EN ISO 9454[Bearbeiten]

Flussmittel für Lötanwendungen sind in der Norm EN ISO 9454 spezifiziert. Sie werden durch einen vierstelligen Code, welcher aus drei Ziffern, gefolgt von einem optionalen Buchstaben, mit folgender Bedeutung besteht: [2]

Flussmitteltyp Basis Aktivator Aggregatzustand
1 Harz
  • 1 Kolophonium
  • 2 Ohne Kolophonium
  • 1 Ohne Aktivator
  • 2 Mit Halogeniden
  • 3 Aktivator nicht auf Halogenidbasis
  • 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[Bearbeiten]

Früher waren Bezeichnungen zufolge der DIN-Norm DIN 8511, in einem Schema der Form F-SW-xx, üblich. Diese wurde 1994 durch die Klassifizierung in DIN EN 29454-1 ersetzt. Die DIN 8511 folgte 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; es wird empfohlen spröde Harzreste 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-, Salicyl-, 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, EN 61190-1-1[Bearbeiten]

In der Industrie wird zunehmend eine Klassifizierung mit der Spezifikation, welche vom IPC veröffentlicht wird, nach IPC-J-STD-004B vorgenommen (weitgehend identisch zu EN 61190-1-1). Diese Spezifikation beschreibt das jeweilige Flussmittel mit drei Buchstaben und einer Zahl:[3]

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[Bearbeiten]

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

Literatur zu Löthilfsmittel[Bearbeiten]

  •  Reinard J. Klein Wassink: Weichlöten in der Elektronik. 2. Auflage. Eugen G. Leuze, Saulgau 1991, ISBN 3-87480-066-0.
  •  Wolfgang Scheel (Hrsg.): Baugruppentechnologie der Elektronik. Verlag Technik u. a., Berlin u. a. 1997, ISBN 3-341-01100-5.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Aluminium weichlöten ohne Flussmittel. Video des MDR Fernsehen. Abgerufen am 4. September 2013.
  2. Standards for soldering fluxes, DIN EN 29454-1 (ISO 9454-1) Soldering Fluxes, Technical Information, abgefragt am 11. März 2011, engl.
  3. IPC J-STD-004B (PDF-Datei; 113 kB) Requirements for Soldering Fluxes, IPC, 2008, (engl.)

Weblinks[Bearbeiten]

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