Bleifreier Löteffekt auf Tantalkondensatoren
Geschrieben von: T. Zednicek | P. Vasina | Z. Sita | B. Vrana
Abstract:
Weltweit werden Gesetze erarbeitet, um den Bleigehalt in vielen Produkten der Unterhaltungselektronik zu reduzieren. Dies wird als Maßnahme ergriffen, um die Umweltbelastung durch die Entsorgung solcher Produkte zu verringern.
Trotz der Tatsache, dass bleihaltige Lote in elektronischen Baugruppen nur 0.49 % des weltweiten Bleiverbrauchs ausmachen, wird der Trend in der Gesetzgebung wahrscheinlich dahin gehen, nicht nur eine Reduzierung des Bleigehalts, sondern auch dessen vollständige Eliminierung in solchen Produkten zu fordern.
Es gibt drei Hauptquellen für Blei in elektronischen Schaltkreisbaugruppen; die lötbaren Leiterbahnen auf der Leiterplatte, die lötbare Oberfläche der Komponenten selbst und die Lotlegierung, die zum Verbinden der beiden verwendet wird (entweder Lotpaste für Reflow oder flüssiges Lot für Wellen).
Der Bleigehalt einer typischen Komponente in der Anschlussoberfläche ist im Vergleich zur Menge der Lotlegierung, die im PCB-Prozess (Leiterplatten) verwendet wird, vernachlässigbar gering. Dennoch erfordert die Umstellung auf eine bleifreie Lotlegierung für den Lötprozess, dass das Bauteil über eine kompatible Anschlussoberfläche verfügt, um die richtigen Löt-/Benetzungseigenschaften mit dem verwendeten bleireduzierten oder bleifreien Lötsystem zu erreichen. Abhängig vom Komponententyp kann dies entweder eine einfache oder eine komplexe Änderung sein. Aber unabhängig von den technologischen Anforderungen, um einem Teil die richtigen Anschlusseigenschaften zu verleihen, wird das Hauptanliegen die Kompatibilität des Bauteils mit den höheren Temperaturprofilen sein, die mit vielen bleireduzierten oder bleifreien Lötsystemen verbunden sind. In vielen Fällen erfordert dies eine Änderung der aktuellen Technologie in Bezug auf das interne Design oder die Entwicklung neuer Materialien, um die aggressiveren Reflow- oder Wellenlötbedingungen aufgrund der höheren Liquidustemperaturen der meisten bleifreien Lötsysteme zu „überstehen“.
Es wurden viele Veröffentlichungen verfasst, in denen alternative bleifreie Lotsysteme diskutiert werden, und es herrscht zunehmender Konsens darüber, dass Sn (Cu, Ag, Bi usw.) und andere Lote hinsichtlich der Lötverbindungseigenschaften mit herkömmlichen bleihaltigen Loten zumindest vergleichbar sind Legierungen. Davon wurde bisher Sn/Cu am häufigsten verwendet. Wird diese Option zum De-facto-Standard? Einige der Hauptgründe dafür, die anderen Alternativen nicht zu verfolgen, sind Kosten, eingeschränkte Kompatibilität mit den aktuellen bleihaltigen Systemen und Probleme mit den metallischen Eigenschaften (Bildung intermetallischer Legierungen). Aus Bauteilsicht wichtiger sind die höheren Spitzentemperaturen, die beim Löten erforderlich sind. In einer idealen Welt würden alle Leiterplattenhersteller ihren Bleiprozess auf das gleiche bleifreie System umstellen und alle Komponenten würden mit kompatiblen Anschlüssen geliefert und wären in der Lage, dem Reflow mit höherer thermischer Belastung standzuhalten. Aber wer wird den ersten Schritt machen ...? Diese Frage wurde kürzlich beantwortet – einige japanische Unternehmen haben ihren „grünen“ Produktplan angekündigt, der Blei durch den Ersatz von Zinn-Blei durch ein bleifreies Lot 96Sn-2.5Ag-1Bi-0.5Cu als Lötmedium reduziert. Viele große Unternehmen auf der ganzen Welt haben bereits auf bleifreie Bestückung auf Basis der semieutektischen Lotpaste SnAgCu umgestellt. Diese Legierungen erfordern eine Erhöhung der Spitzen-Reflow-Temperatur auf 240 – 260 °C. Komponentenlieferanten müssen diese Spezifikation bis März 2001 erfüllen, damit die ersten, hauptsächlich japanischen Unternehmen vollständig bleifreie Produkte auf den Markt bringen können.
Dieses Papier konzentriert sich auf diese Probleme in Bezug auf eine Komponententechnologie – oberflächenmontierte Tantalkondensatoren mit MnO2 und leitfähigen Polymerelektroden – und skizziert ein Programm, das überprüft, ob diese Geräte bereit sind, diese Spezifikation zu erfüllen.
TECHNISCHES PAPIER HERUNTERLADEN
Weltweit werden Gesetze erarbeitet, um den Bleigehalt in vielen Produkten der Unterhaltungselektronik zu reduzieren. Dies wird als Maßnahme ergriffen, um die Umweltbelastung durch die Entsorgung solcher Produkte zu verringern.
Trotz der Tatsache, dass bleihaltige Lote in elektronischen Baugruppen nur 0.49 % des weltweiten Bleiverbrauchs ausmachen, wird der Trend in der Gesetzgebung wahrscheinlich dahin gehen, nicht nur eine Reduzierung des Bleigehalts, sondern auch dessen vollständige Eliminierung in solchen Produkten zu fordern.
Es gibt drei Hauptquellen für Blei in elektronischen Schaltkreisbaugruppen; die lötbaren Leiterbahnen auf der Leiterplatte, die lötbare Oberfläche der Komponenten selbst und die Lotlegierung, die zum Verbinden der beiden verwendet wird (entweder Lotpaste für Reflow oder flüssiges Lot für Wellen).
Der Bleigehalt einer typischen Komponente in der Anschlussoberfläche ist im Vergleich zur Menge der Lotlegierung, die im PCB-Prozess (Leiterplatten) verwendet wird, vernachlässigbar gering. Dennoch erfordert die Umstellung auf eine bleifreie Lotlegierung für den Lötprozess, dass das Bauteil über eine kompatible Anschlussoberfläche verfügt, um die richtigen Löt-/Benetzungseigenschaften mit dem verwendeten bleireduzierten oder bleifreien Lötsystem zu erreichen. Abhängig vom Komponententyp kann dies entweder eine einfache oder eine komplexe Änderung sein. Aber unabhängig von den technologischen Anforderungen, um einem Teil die richtigen Anschlusseigenschaften zu verleihen, wird das Hauptanliegen die Kompatibilität des Bauteils mit den höheren Temperaturprofilen sein, die mit vielen bleireduzierten oder bleifreien Lötsystemen verbunden sind. In vielen Fällen erfordert dies eine Änderung der aktuellen Technologie in Bezug auf das interne Design oder die Entwicklung neuer Materialien, um die aggressiveren Reflow- oder Wellenlötbedingungen aufgrund der höheren Liquidustemperaturen der meisten bleifreien Lötsysteme zu „überstehen“.
Es wurden viele Veröffentlichungen verfasst, in denen alternative bleifreie Lotsysteme diskutiert werden, und es herrscht zunehmender Konsens darüber, dass Sn (Cu, Ag, Bi usw.) und andere Lote hinsichtlich der Lötverbindungseigenschaften mit herkömmlichen bleihaltigen Loten zumindest vergleichbar sind Legierungen. Davon wurde bisher Sn/Cu am häufigsten verwendet. Wird diese Option zum De-facto-Standard? Einige der Hauptgründe dafür, die anderen Alternativen nicht zu verfolgen, sind Kosten, eingeschränkte Kompatibilität mit den aktuellen bleihaltigen Systemen und Probleme mit den metallischen Eigenschaften (Bildung intermetallischer Legierungen). Aus Bauteilsicht wichtiger sind die höheren Spitzentemperaturen, die beim Löten erforderlich sind. In einer idealen Welt würden alle Leiterplattenhersteller ihren Bleiprozess auf das gleiche bleifreie System umstellen und alle Komponenten würden mit kompatiblen Anschlüssen geliefert und wären in der Lage, dem Reflow mit höherer thermischer Belastung standzuhalten. Aber wer wird den ersten Schritt machen ...? Diese Frage wurde kürzlich beantwortet – einige japanische Unternehmen haben ihren „grünen“ Produktplan angekündigt, der Blei durch den Ersatz von Zinn-Blei durch ein bleifreies Lot 96Sn-2.5Ag-1Bi-0.5Cu als Lötmedium reduziert. Viele große Unternehmen auf der ganzen Welt haben bereits auf bleifreie Bestückung auf Basis der semieutektischen Lotpaste SnAgCu umgestellt. Diese Legierungen erfordern eine Erhöhung der Spitzen-Reflow-Temperatur auf 240 – 260 °C. Komponentenlieferanten müssen diese Spezifikation bis März 2001 erfüllen, damit die ersten, hauptsächlich japanischen Unternehmen vollständig bleifreie Produkte auf den Markt bringen können.
Dieses Papier konzentriert sich auf diese Probleme in Bezug auf eine Komponententechnologie – oberflächenmontierte Tantalkondensatoren mit MnO2 und leitfähigen Polymerelektroden – und skizziert ein Programm, das überprüft, ob diese Geräte bereit sind, diese Spezifikation zu erfüllen.
