von Torsten Schmidt, ZAVT
Das Zentrum für Aufbau‐ und Verbindungstechnik (ZAVT) stellt die Ergebnisse seiner Untersuchungen mit bleifreien Lötprozessen vor. Steckverbinder mit glanzverzinnten Anschlüssen wurden im Wellenlötprozess verarbeitet. Die Lötverbindungen sind optisch schlecht und die Kontaktoberfläche ist teilweise angeschmolzen. Empfehlung: Unbedingt die Temperaturbeständigkeit der Kunststoffkörper beachten; vorhandene Fixierstifte schmelzen bei den hohen Löttemperaturen der bleifreien Lote auf.
Generell ist beim Wellenlötprozess mit SnCu eine hohe Krätzebildung zu erkennen. Damit wird die Leiterplatte verunreinigt. Obwohl beim Einsatz von SnAgCu‐Lot die Krätzebildung geringer ist, wird im Wellenlötprozess der Einsatz von Stickstoffatmosphäre empfohlen.
Für Zuverlässigkeitsuntersuchungen wurden verschiedene Leiterplattenmaterialien, Oberflächen und Lotpasten miteinander verglichen. Dabei wurden nach Temperaturschock und Hochtemperaturlagerung die Scherkräfte gemessen. Ergebnis: Generell gilt, dass sich nach Messungen an einem 1206‐Bauteil die SnAgCu‐ und die SnPbAg‐Legierungen ähnlich verhalten. Bei 4000 Zyklen wird die 50%‐Grenze erreicht. Auch die unterschiedlichen Leiterplattenoberflächen lassen mit Ausnahme der chemisch Zinn ‐ Oberfläche keine relevanten Unterschiede erkennen. Der Vergleich der Bauelemente zeigt, dass bei großen Bauteilen die Scherkräfte schneller abnehmen. In der Gegenüberstellung von Basismaterialien schneidet FR4 weitaus besser ab als CEM3.
Abhängig von den Bauelementen kann in einigen Fällen, z.B. Kerkos, die bleihaltige Verbindung besser sein als die bleifreie. Der Grund ist die größere Oberflächenspannung der bleifreien Verbindung. Als Schaden ist eine Rissbildung auf einer Bauteilseite im Lotspalt zu erkennen. Durch den Kräfteausgleich wird die andere Seite des Bauteils nicht mehr geschädigt.
Für die Umstellung auf den Bleifrei ‐ Prozess hat das ZAVT ein 10 Punkte‐Programm mit entsprechenden Zeitvorgaben entwickelt und vorgestellt.
