Wörthmannwelle

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Kurzbeschreibung

Die Wörthmannwelle, oder auch Wörthmanndüse, ist eine besondere Konstruktion der Lötwelle in den Wellenlötanlagen. Die Grundlagen sind in den Patentschriften DE 43 29 000 C2, Pateninhaber Dipl.Ing. Rainer Wörthmann, und EP 1 404 478 B1, Patentinhaber die Firma SEHO Systemtechnik GmbH, patentrechtlich festgelegt. Bereits bei Verwendung von bleihaltigen Loten wurde nach Möglichkeiten gesucht beim Löten von SMD-Bauteilen in der Lötwellenlöttechnik unbenetzte Lötflächen durch Abschattung und Lotbrücken zu vermeiden. In der bleifreien Löttechnik können diese Probleme im verstärkten Maße auftreten. Gekennzeichnet ist die Wörthmanndüse durch ein Düsenblech ( Lotwellenleiste ) das mit versetzten Lochreihen versehen ist. Die Ausführung der Löcher kann unterschiedliche Formen ausweisen, Dreieckform, Rund-, Halbrund-, oder Oval-Form. Durch die versetzten Lotausflussöffnungen wird eine unregelmäßige Abreißkante des Lotes erreicht. Ein weiterer Vorteil ist die turbulente Oberfläche der Lötwelle. Hierdurch wird eine gute Umspülung der Lötstelle gewährleistet und Abschattungseffekte vermieden. Das Lötgut wird fast senkrecht von der Lötwelle benetzt und nach Austritt aus der Welle, erreichen der Abreißkante, fällt das Lot durch das spezifische Gewicht schnell zurück und wird zusätzlich durch die vorhandene Oberflächenspannung des Lotes zum nächstliegende Lötpunkt, der noch Lotkontakt hat, zurückgezogen. Eine Verschleppung des Lotes wird durch einen definierten Lotfluss nach Austritt aus der Welle damit verhindert.

Weitere Informationen

Eine ausführliche Beschreibung der Wörthmannwelle, deren Aufbau und Anwendung, Artikel der PLUS Jahrgang 1999 / Ausgabe 4, kann hier eingesehen werden.

Ein Datenblatt des Ingenieurbüros für Löttechnik Rainer Wörthmann dokumentiert den derzeitigen technischen Stand.

Patentschriften DE 43 29 000 C2 und EP 1 404 478 B1

Generell für eine Überarbeitung von Layouts für das bleifreie Wellenlöten ist ein Artikel aus der Zeitschrift SMT-Gobal sehr informativ.

Probleme mit bleifreien Lotlegierungen

In diesem Abschnitt wird einen Diskussion im FED-Forum, nachzulesen auch im Forums-Archiv, zusammengefasst.

Ausgangspunkt war die Frage nach einem Tipp für die Reinigung der Austrittslöcher einer Wörthmanndüse. In einer Erprobungsphase wurde eine Verstopfung durch Flussmittelreste diagnostiziert. Dem wurde von anderer Stelle widersprochen und die Vermutung geäußert, das der Grund eine Oxydhaut sein könnte, da das Flussmittel vom Zinn weggespült werden sollte. Oxydhäute bilden sich auch bei geringem Anteil von Sauerstoff in Verbindung mit AL,Zn,Cd. Durch das geringere spezifische Gewicht der bleifreien Lotverbindungen können andere Verunreinigungen, auch Krätze die sich an verschiedenen Stellen der Lötwelle bilden kann, absinken und dann wieder an die Düsenöffnung gepumpt werden.

Als Abhilfemaßnahmen wurden genannt:

• Einsatz einer Schutzgasatmosphäre um die Oxydbildung zu vermindern.
• Verwendung einer geeigneten Lotlegierung, z.B. mikrodotierte Lote zur Krätzeverminderung.
• Lotbadanalysen müssen in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden.
• Einstellung der Welle, um eine gute Wellendynamik zu erreichen. Einstellung der Welle leicht nach hinten geneigt, um einen guten Lotabfluss zu gewährleisten.
• Ein Standby-Betrieb wird von einem Forumsteilnehmer als unabdingbar bezeichnet, um die Erwärmung des Düsenkopfes und die Füllung der Bohrungen mit Lot immer sicher zu stellen.

Für die Reinigung der verstopften Düsen gibt es nachfolgende Vorschläge:

• Die Firma Wörtmann biete ein Wartungswerkzeug an, mit dem mehrere Löcher gleichzeitig durchgestoßen werden können.
• Einzelne Löcher mit Edelstahldraht durchstoßen.
• Gründliche Reinigung nur durch Demontage, je nach Anlagentyp unterschiedlich, der Düse. Dann kann das Düsensieb herausgenommen und gereinigt werden.
• Bei Verwendung von bleifreien Lotlegierungen sind die Wartungsabstände kürzer.