Bleifreie Oberflächen für Leiterplatten Verzinnungslote für bleifreie HAL-Oberflächen im Test

Redakteur: Claudia Mallok

Der Lotexperte Felder GmbH hat zusammen mit der Pentagal GmbH, einem der führenden Hersteller von HAL-Verzinnungsanlagen Vergleichstests mit gängigen bleifreien HAL-Loten durchgeführt. Obwohl sich alle getesteten Legierungen für den bleifreien HAL-Prozess eignen waren Unterschiede bei Verarbeitungstemperatur, Krätzebildung, Wartungsaufwand und Kupfer-Ablegierung zu verzeichnen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

In Europa wird ein Großteil bleifreier Leiterplatten mit Loten aus der Legierungsgruppe Sn99Cu(Ag)Ni(Ge) verzinnt. Damit ist der zunächst totgesagte bleifreie HAL-Prozess wieder in Mode gekommen. Allerdings beobachten Baugruppenproduzenten Verzinnungsprobleme, die es bei den bleihaltigen Fertigungsprozessen nicht gab. Leiterplattenhersteller berichten von Einschränkungen in ihrem Prozessablauf, erhöhtem Wartungsaufwand und steigenden Fertigungskosten. Baugruppenproduzenten kritisieren Lötprobleme durch schlechte Benetzung, Entnetzung, Ausbläser und verkürzte Lagerzeit mit bleifreien Leiterplattenoberflächen.

Die daraus resultierenden Anforderungen an den bleifreien HAL-Prozess sind:

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  • Verbesserung der Benetzbarkeit von bleifreien HAL-Oberflächen,
  • Reduzierung der Verzinnungsprozesstemperaturen,
  • Einflussnahme auf die Ausprägung und Stärke der IM-Phase,
  • stetige Anpassung der Prozesstemperaturen an den Kupfergehalt im Lotbad,
  • Reduzierung der Kupfer-Ablegierung und somit
  • Reduzierung des effektiven Kupfergehaltes der Zinnschicht.

Die Vergleichstests von Felder und Pentagal haben folgende Ziele verfolgt:

  • niedrige Prozess-Temperatur,
  • größtmögliches Prozess-Temperaturfenster,
  • höchster Durchsatz bei geringstem Wartungsaufwand,
  • geringste Kupfer-Ablegierung,
  • konstante Verzinnungsergebnisse sowie
  • bestmögliche Benetzbarkeit.

Das Ergebnis: Alle getesteten Lotlegierungen haben sich für den bleifreien HAL-Prozess geeignet. Allerdings wurden Unterschiede bei Verarbeitungstemperatur, Krätzebildung, Wartungsaufwand und Kupfer-Ablegierung zu verzeichnen.

Pentagal hat sich für das Felder-Lot HAL-Sn99Ag+ aufgrund des einfachen Handlings bzw. der entsprechenden Vorteile im Verzinnungsprozess entschieden. Die durchgeführten Schliffuntersuchungen haben die besonders guten Ergebnisse aus den Testreihen im Produktionsprozess bestätigt. Das Verzinnungslot HAL-Sn99Ag+ ist inzwischen auch bei weiteren führenden europäischen Leiterplattenherstellern im Einsatz.

Das „beste“ Lot ist nur so gut wie der Prozess

Allerdings ist das „beste“ Lot nur so gut wie der Prozess, in dem es eingesetzt wird. Ohne eine intensive Prozesskontrolle wie zum Beispiel das Nachführen der Verzinnungstemperatur, angepasst an den jeweiligen aktuellen Kupfergehalt des Lotbades, Überwachung und kontstante Regulierung der Legierungsbestandteile lassen sich gleichbleibend hohe Verzinnungsqualitäten nicht erzielen, betonen die Experten. Aber auch vorgeschaltete Prozesse wie das Lackieren und Trocknen der Leiterplatten sind dabei kritisch zu betrachten.

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