Bleifrei löten
Die Heißluftverzinnung (Hot Air Levelling, HAL) mit bleihaltigen Loten (Lötmitteln) war fast 30 Jahre lang das gebräuchlichste Verfahren zur Oberflächenbehandlung elektronischer Leiterplatten. Das hatte mehrere Gründe: Zum einen handelte es sich um ein sehr preiswertes Verfahren, zum anderen erfüllten die erreichbaren Oberflächeneigenschaften die Anforderungen zahlreicher Anwendungen. Schließlich weist HAL im Vergleich zu anderen Finishing-Verfahren sehr gute Löt- und Lagereigenschaften auf.
Neue Herausforderung angenommen
Mit Wirksamwerden des Bleiverbots auch in der Elektronikverarbeitung mussten alle einschlägigen Anlagen und ihre peripheren Komponenten auf die Verwendung von bleifreien Loten umgestellt werden. Dies war für die gesamte Branche eine große Herausforderung, da der Prozess jetzt bei deutlich höheren Temperaturen mit einem gegenüber Metallen wesentlich aggressiveren Lot beherrscht werden musste. Auch verhielten sich die favorisierten Lotsysteme Zinn-Silber-Kupfer und Zinn-Kupfer-Nickel bezüglich der Standzeit des Lotbades wie auch der Verarbeitbarkeit, Benetzbarkeit und des Oberflächenglanzes sehr unterschiedlich.
Bleifreie Lote übergangslos anwendbar
All diese Parameter konnten innerhalb eines Forschungsprojektes bei der PENTAGAL Chemie und Maschinenbau GmbH (Bochum) für die verschiedenen Anwendungsfälle angepasst und optimiert werden. Notwendig war die Lösung einer Reihe von Entwicklungs-Herausforderungen an Werkstoffe, Hilfsstoffe und die Verfahrensführung, die sich durch das vorgegebene, enge Temperaturfenster unter wechselnden Einsatzanforderungen ergaben. Die neuen, aus einer Zinn-Kupfer-Silber-Nickel-Germanium-Legierung bestehenden Lotverbindungen sind denjenigen mit herkömmlichen Blei/Zinn-Loten hergestellten gleichwertig. Sie können von der Leiterplattenindustrie (unter Berücksichtigung veränderter Prozessparameter) „übergangslos“ zur Bleifreilot-Verarbeitung verwendet werden.
Ziel: anwendergerechte Anlagen-Familie
Die Entwicklung ermöglicht den Einsatz bleifreier Lote in HAL-Systemen, sodass die systembedingten Vorteile – geringe Kosten, hohe Produktivität, und eine gute Integration in bestehende Fertigungsprozesse – bestehen bleiben. Der Prozess lässt sich für alle Branchen übernehmen, die auch bisher schon das HAL-Verfahren verwendeten. Das nächste Ziel der Firma PENTAGAL ist die Weiterentwicklung zu einer anwendergerechten Anlagen-Familie, die die unterschiedlichen Anforderungen in der Praxis – wie unterschiedliche Kapazitäten, Plattengrößen und Plattenstrukturen – berücksichtigt.
Projektthema
Einsatz von Bleifreiloten für die Heißluftverzinnung
Projektdurchführung
PENTAGAL Chemie und Maschinenbau GmbH
Carolinenglückstraße 35
44793 Bochum
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