Das iBFE-Thema „Runter mit der Löttemperatur, das im Projekt R2 untersucht wird, ist aktueller denn je. Der Einsatz von niedrig schmelzenden Loten, wo es die Betriebstemperatur des späteren Gerätes zulässt, senkt nicht nur signifikant den Energieverbrauch, sondern den thermischen Stress für die Leiterplatte und elektronischen Bauteile.

Im aktuellen Projekt R2 untersucht der iBFE die Zuverlässigkeit von niedrigschmelzenden Loten. Das sind Elektroniklote mit einem Schmelzpunkt von ca. 138 bis 142°C während die meist verbreiteten Zinn-Silber-Kupfer-(SAC-)Lote den Schmelzpunkt bei 217 bis 219°C haben. Bereits im Projekt R1, das 2015 abgeschlossen wurde, hat der iBFE positive Erfahrungen mit niedrig schmelzendem Lot gemacht. Erfahrungen der iBFE-Mitglieder Endress + Hauser und Elmeric bestätigen das. Zudem wurden diese Legierungen in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. 

Für das Projekt R2 haben die iBFE-Mitglieder haben ein Testboard entwickelt, um gezielt Wissenslücken zu schließen und belastbare Informationen über die Zuverlässigkeit zu gewinnen. Darüber hinaus gilt es, die Einsatzgebiete für diese Legierungen zu definieren, um valide Daten für die Entscheidungsfindung zu liefern.

Testleiterplatten für eigene Versuche

Eine breite Streuung unseres Testboards ist ausdrücklich gewünscht. So kann jedes Unternehmen seine eigenen Versuche entweder unabhängig mit seinen Materialien und Parametern durchführen oder im Rahmen des iBFE Versuchsplans mit in die Auswertung von Heinz Wohlrabe an der TU Dresden einbringen. Dafür stehen allen Mitgliedern die Leiterplatten über den iBFE zur Verfügung. Die Bedingung ist, dass die Ergebnisse der Lötversuche zur Verfügung gestellt werden, damit sie in die die Gesamtauswertung einfließen können. Anfragen der Leiterplatten für Testversuche bitte an Thomas Ahrens richten: ahrens@trainalytics.de mit dem Betreff „iBFE R2 Testboards“

Mikrodotierungen begünstigen die Zuverlässigkeit

Sehr wichtig für die Zuverlässigkeit der niedrig schmelzenden Lote sind winzige Mengen (Mikrodotierungen) Germanium und Nickel neben den Hauptbestandteilen Zinn, Wismut und Silber. Neue Untersuchungen des Halbleiterherstellers Nexperia und des Fraunhofer ISIT in Itzehoe an den meisten verbreiteten Gehäusetypen bestätigen eine vergleichbare Zuverlässigkeit bei 40% Energieeinsparung im Lötprozess. Vorausgesetzt, die Betriebstemperatur des späteren Gerätes passt.

Das wäre der Nutzen für die Umwelt und die Industrie, wenn wir niedrig schmelzende Lote verwenden würden, wo es die Applikation ermöglicht:

• 40% Energieeinsparung beim Lötprozess

• Qualitätsverbesserung durch weniger Temperaturbelastung für die komplette Baugruppe

• Kostenersparnis, da günstigere Bauteile verwendet werden können

• weniger Prozessprobleme durch Oxidation auf der Leiterplatte

• weniger Ofenverschmutzung – längere Wartungsintervalle – mehr Produktivität