Joachim Ecker, Heidelberger Druckmaschinen

Heidelberg hat Versuchsreihen mit zwei Baugruppen in Mischbestückung unter Serien-Bedingungen durchgeführt. Als Leiterplattenoberflächen wurden chemisch Zinn und Ni/Au gewählt und als Lotlegierungen SnAgCu und SnAg für den Reflowprozess sowie SnAgCu und SnCu für den Wellenlötprozess. In beiden Fällen war Zinn-Blei das Referenzlot. Die Lebensdauerprüfung wurde im elektrischen Betrieb vorgenommen und die Leistungsbaugruppe einem Vibrationstest unterzogen.

Die Ergebnisse: 

• Keine Schwierigkeiten beim Bestücken, dem Lotpastendruck und im Reflow-Prozess,
• Unterschiedlich häufige Probleme beim Selektivlöten bei der Benetzung auf der chemisch Zinnoberfläche mit beiden Lotlegierungen,
• Keine Probleme im Wellenlötprozess,
• Die Lebensdauerprüfungen wurden nur für den für die Produkte nötigten Rahmen durch einen Zykeltest durchgeführt. Vereinzelt wurden fehlerhafte Bauelemente, nicht benetzte Pins beim Reflowprozess gefunden. Auch im Feuchte-Wärme-Test wurden keine Fehler festgestellt, abgesehen von zwei Lötstellenrissen im Erstarrungsprozess beim Wellenlöten. Bei der Temperaturschockprüfung waren durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten Risse in den Lötstellen zu erkennen, die jedoch nicht zum Ausfall der Baugruppen führten. Der geringe Duchstieg des SnCu-Lotes beim Wellenlöten verursachte den Bruch an der Fügestelle zu einem Kondensator.
• Die Aufwands ‐ und Kostenabschätzungen lassen sich für die logistischen Aufwendungen in der Entwicklung, Einkauf und Produktion nur schwierig in Zahlen wiedergeben. Die Hardwarekosten in der Produktion belaufen sich auf ca. 400.000 €.

Schlussfolgerung: Die Umstellung ist machbar, wenn die für die Bleifrei-Technologie notwendigen Bedingungen eingehalten werden.

Unterlagen komplett als Download (für Mitglieder):