Bei der Firma ebm-Papst ist die Umstellung auf Bleifrei fast vollständig vollzogen. Der Bleifrei-Anteil an den zurzeit laufenden Produkten beträgt 97,4%.
Für die Umstellung wurden an den Lötanlagen die Löttiegel und Lötdüsen komplett getauscht. Die Verunreinigung der Bäder wurde besonders beachtet und bei Abweichungen sofort korrigiert.
Zur Optimierung der Prozesse wurden die Ergebnisse protokolliert und dem SnPb-Prozess gegenübergestellt.
Der Vergleich des bleihaltigen mit dem bleifreien Wellenlötprozess ergab: Abstände zwischen den Bauteilen sind im bleifreien Prozess besonders zu beachten. Lötbrücken, Lotanhäufungen konnte man durch Änderungen im Layout und Anpassung des Lötprozesses vermeiden. Vorhandene Padgeometrien mussten den neuen Gegebenheiten angepasst werden.
Lotanhäufungen im bleihaltigen Prozess führen im Bleifreiprozess zu Brückenbildungen. Daher müssen größere Abstände vorgesehen werden.Systematische Fehler lassen sich durch Einbindung der Prozesstechnik vermeiden.

Zu beachten ist ferner der den höheren Prozesstemperaturen angepasste Lötstopplack, bzw. Abziehlack. Das Wachsen der intermetallischen Schicht bei HASL-Oberflächen führt bei längerer Lagerung zu Benetzungsschwierigkeiten im nachfolgenden Lötprozess. Mit Anpassungen des Layouts und der Prozessparameter konnte man die geringen Fehlerraten des bleihaltigen Prozesses erreichen und zum Teil verbessern.
Im Reflow-Prozess war mit der bleifreien Lotpaste eine verstärkte Lötperlenbildung zu beobachten. Diese konnte man durch Änderung der Prozessparameter und zum Teil durch das Layout vermindern, bzw. gänzlich vermeiden. Probleme bei denen sofort eingegriffen werden musste sind:

• Entnetzungen auf den Bauteilanschlüssen,
• Ablösen der Anschlussmetallisierung,
• Schlechte Lötstellen bei Bauteilen mit PdAg-Anschlussflächen,
• Fehlerhafte Lieferung von HAL-LF Leiterplatten,
• Benetzungsprobleme bei HAL-LF-Leiterplatten.

Durch die Verwendung anderer Flussmittel und deren Rückstände auf der Leiterplatte kann es bei elektrischen Prüfungen (ICT) zu Kontaktschwierigkeiten kommen. Die im bleifreien Prozess vermehrt auftretende Bildung von Voids und deren Unterschied zu Lunkern muss beachtet werden.
Im Selektivlötprozess sind Designvorgaben, insbesondere bei der Gestaltung von Wärmefallen zu beachten. Durch umfangreiche Prozessqualifikationen und deren Dokumentation, hat man für das Handlöten geeignete Lötdrähte ermittelt.
Die Umstellung der AOI-Systeme war problemlos, in der Übergangsphase waren lediglich zwei Datenbanken notwendig.

von Ralf-Michael Sander, ebm-Papst, St.Georgen

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