RoHS-konforme Baugruppen Test- und Inspektionsstrategien für den Bleifrei-Prozess

Autor / Redakteur: Stig Oresjo und Alfred Pölderl* / Claudia Mallok

Der bleifreie Lötprozess „verzeiht“ weniger Fehler. Versuche und erste Produktionserfahrungen haben gezeigt, dass sich dies sowohl auf die Fehlerhäufigkeit als auch auf das Fehlerspektrum auswirkt: vermehrte Probleme mit Grabsteineffekt, offenen Lötstellen und Platzierungsfehler. Welche Besonderheiten sind bei Test und Inspektion von bleifreien Baugruppen zu beachten und mit welcher Prüfstrategie lassen sich die unerwünschten Nebenwirkungen bleifreier Fertigungsprozesse minimieren?

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( Archiv: Vogel Business Media )

Wegen der großen Bedeutung der europäischen und chinesischen Märkte sind fast alle Hersteller von Elektronikbaugruppen gezwungen, auf bleifreie Fertigungsverfahren umzustellen, oder sie sind zumindest von der RoHs-Umstellung betroffen.

Als Ersatz für bleihaltiges Lot scheint sich SAC-Lot eine Legierung aus Zinn (Sn), Silber (Ag) und Kupfer (Cu) auf breiter Front durchzusetzen, wobei die Silber- und Kupferanteile von Fall zu Fall leicht variieren können. Ein wesentlicher Unterschied dieser Legierung im Vergleich zu herkömmlichem Zinn-Blei-Lot ist der Schmelzpunkt von etwa 217 gegenüber 183°C. Der höhere Schmelzpunkt hat erhebliche Auswirkungen auf den Fertigungsprozess und eventuell auch auf die Zuverlässigkeit von Bauteilen.

Außerdem zeigt die neue Legierung ein anderes Benetzungsverhalten als herkömmliche Lote; auch dies wirkt sich auf die Fehlerhäufigkeit und das Fehlerspektrum aus. Das Benetzungsverhalten des geschmolzenen Lotes und der zu verbindenden Oberflächen ist ausschlaggebend dafür, wie gut das Lot die Lötpads und die Bauteilanschlüsse bedeckt und welche Form die Lötverbindung annimmt. Bleifreies Lot hat eine geringere Benetzungskraft als Zinn-Blei.

Der bleifreie Lötprozess „verzeiht“ weniger Fehler

Verkürzt ausgedrückt: Der bleifreie Lötprozess „verzeiht“ weniger Fehler. Versuche und erste Produktionserfahrungen haben gezeigt, dass sich dies sowohl auf die Fehlerhäufigkeit als auch auf das Fehlerspektrum auswirkt. Insbesondere die folgenden Fertigungsfehler sind vermehrt aufgetreten: Grabsteineffekte (sich aufrichtende Bauteile), offene Lötstellen, verdrehte/verschobene Bauteile, Lotbrücken, ungenügend gefüllte THT-Lötstellen und Lötstellen mit Voids.

Die größere Fehlerhäufigkeit bedingt einen wesentlich höheren Test- und Inspektionsaufwand, insbesondere in der Reparaturabteilung – bei einer Verdoppelung der Fehlerhäufigkeit verdoppelt sich auch der Zeitaufwand für Reparaturen. Ein Anstieg der Fehlerhäufigkeit um den Faktor 2 könnte sogar noch eine zu optimistische Schätzung sein; dies gilt insbesondere für komplexere Baugruppen.

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