Jürgen Friedrich, ERSA

Bei der Umstellung auf bleifreie Lötprozesse sind drei Faktoren zu betrachten:

• Wahl der Lotlegierung
• Beurteilung der Zuverlässigkeit der Lötstellen
• Gute Prozesskontrolle

Bei den bleifreien Loten ist eine starke Schrumpfung beim Abkühlen zu beobachten. Dieses Schrumpfen hat Einfluss auf die Ausbildung der Lötstellen. Es können Cracks in der Fügestelle entstehen. Diese Cracks lassen sich reduzieren, indem das Volumen des Lötmittels verringert wird. Ein weiterer Effekt durch den Schrumpfungsvorgang kann das Fillet Lifting sein.
Bei den Bauteilen ist ein Kompromiss zwischen der Lötwärmebeständigkeit und des Lötwärmebedarfes an der Anschlussfläche des Bauteiles zu schließen. So muss die Lötstelle (Lotdurchstieg) gut ausgebildet sein, anderseits darf sich der Bauteilkörper nicht verformen. Durch die Z-Ausdehnung des Leiterplattenmateriales während des Lötprozesses kann sich in der Abkühlphase das Pad von der Leiterplatte lösen (Pad Lifting).

Mit entsprechenden konstruktiven Änderungen an der Baugruppe, bzw. mit Änderungen am Layout lässt sich der Wärmeentzug an der Lötstelle verringern und damit eine gute Fügestelle gewährleisten. Die Brückenbildung durch die größere Oberflächenspannung der bleifreien Lotlegierungen lässt sich ebenfalls mit entsprechenden Maßnahmen im Layout vermeiden. Die notwendigen längeren Benetzungszeiten und die höheren Prozesstemperaturen verursachen erhöhtes Kupfer Leaching, dass zu Fehlstellen in der Lötstelle führen kann.
Beim bleifreien Handlöten werden die Lötspitzen weitaus stärker belastet als bisher. Wichtig ist deshalb die Regelung der Spitzentemperatur, eine gute Beschichtung, das Reinigen und Pflegen der Spitze und die Auswahl des Lotes mit dem Flussmittel.
Fazit: Bei der Prozessumstellung treten oft Fehler auf, die vorschnell dem Lötprozess zugeordnet werden. Viele Fehler werden häufig durch die Bauteile und die Leiterplattenoberfläche verursacht. Der Schulungsbedarf in den Fertigungen ist noch sehr hoch.

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