von Dr. Friedrich Wilhelm Wulfert, Freescale

EPP (Environmentally Preferred Products) beschreibt die Umweltfreundlichkeit von elektronischen Bauteilen, die zugleich RoHS ‐ konform und lötwärmebeständig sind. Ein Beispiel dafür sind BGA ‐ Gehäuse mit SnAgCu ‐ Balls. Die Bauteilanschlüsse haben eine Mattzinn ‐ Oberfläche, welche die Whisker ‐ Bildung einschränkt.

Der MSL ‐ Level dieser Gehäuse wird gemäß J ‐ STD ‐ 020C mit Stufe 3 angegeben. Der Benetzungstest wurde gemäß J ‐ STD ‐ 002B erfolgreich für alle Kriterien durchgeführt. Weitere Prüfungen mit der Dip & Look Methode, bzw. mit dem Ceramic ‐ Plate ‐ Test folgten. Auch die Behandlung mit 125° über 24h zeigte keine negativen Auswirkungen.

Ein bleifreies Bauteil ist nur dann RoHS ‐ konform, wenn es für die höheren Prozesstemperaturen beim Löten geeignet ist und das Bauteilegehäuse Lötwärme beständig ist. Im bleifreien Lötprozess muss die niedrigste notwendige Löttemperatur an den Bauteilanschlüssen muss erreicht werden; die maximal vorgegebene Gehäusetemperatur allerdings nicht überschritten werden.

Freescale hat für seine Produkte ein etwas abgewandeltes PPT ‐ Profil für die Ermittlung der Daten herangezogen, das ähnlich im Entwurf der JSTD ‐ 020D zu finden ist. Ein vorgeschlagenes Profil für die Gehäusetemperatur hat einen Temperaturgradienten beim Aufheizen auf 150° von 3K/s. Dann ein zeitlich gedehntes Fenster bis zur Peak Temperatur und danach beim Abkühlen 4 ‐ 6K/s. Diese Definition stimmt mit den in der Praxis gemessenen Daten überein.

Bei der Verarbeitung von bleihaltigen und bleifreien Bauelementen mit bleihaltigen und bleifreien Lotlegierungen im Mischprozess sind die für die Bauteile geltenden Gehäusetemperaturen zum einen und eine gute Fügestelle zum anderen zu beachten. Popkorn ‐ Effekte und schlecht ausgebildete Balls sind die Folge eines nicht abgestimmten Lötprozesses.

Ein Whisker kann durch ungleichmäßige Diffusionsvorgänge entstehen. Die Ursache können mechanische Spannungen, Wärmeeinflüsse, z.B. beim Zykelvorgang, und Unterschiede in der elektrochemischen Spannungsreihe zwischen den Metallen an den Anschlussstellen sein. Whisker können einen Kurzschluss zwischen den Anschlussflächen eines Bauteiles verursachen. Eine spezielle Diffusionsbarriere kann hier Abhilfe schaffen.

Umfangreiche Tests der Produktfamilien wurden entsprechend JESD201 erfolgreich durchgeführt und dokumentiert. Die Informationen könne über die Internetseite von Freescale abgefragt werden.

Vortragsort: BFE ‐ Jahrestagung 2007 bei E.G.O. Elektro ‐ Gerätebau GmbH, Oberderdingen

Unterlagen komplett als Download (für Mitglieder):