Fachartikel vereinfacht Vergleich bleifreier Legierungen

Fachartikel unterstützt Anwender beim Vergleichen bleifreier Legierungen

 

Von Terry Costlow, IPC Online-Redakteur

Die immense Vielfalt bleifreier Lotlegierungen bietet dem Anwender eine breite Palette an Eigenschaften. Daher kann es durchaus schwierig sein, herauszufinden, welche dieser Legierungen am besten zu den Anforderungen des zu fertigenden Produkts passt. Das IPC Solder Products Value Council (SPVC) hat einen Fachartikel erstellt, der Anwender bei der Auswahl der für ihre Anforderungen am besten passenden Lotlegierungen unterstützt.

Der Fachartikel "Analytical Procedures for Portable Lead-Free Alloy Test Data" (Analytische Verfahren für portierbare Testdaten bleifreier Legierungen) bietet Daten, die von einem Konsortium an Spezialisten zusammengetragen wurden, um Entwicklern bei der Entscheidung zu helfen, ob sie Lotlegierungen ändern sollten, oder nicht.

"Jemand, der die Legierung A benutzt, stellt möglicherweise fest, dass die Lotkorrosion zu hoch ist und beginnt, die Legierung B in Betracht zu ziehen", sagte Greg Munie, Leiter Design-Programme beim IPC. "Er weiß zwar, wie sich die Legierung A nach seiner Erfahrung im Vergleich zu Zinn-Blei-basiertem Lot verhält, hat aber keine Erfahrungswerte bezüglich Legierung B. Dieses Dokument gibt ihm einige Vergleichsparameter an die Hand."

Bei bleihaltigen Loten waren diese Vergleiche relativ einfach. Thermische Zyklen verursachen ein definiertes Schädigungsmaß, sodass es relativ einfach war, eine Lebensdauer zu prognostizieren. Der Wechsel zu bleifreien Loten führte zu zahlreichen Legierungen mit unterschiedlichen Parametern. Forscher sind gezwungen, neue Wege zu erkunden, um Vergleiche zu vereinfachen.

Im Rahmen einer umfassenden Analyse, welche physikalischen Parameter besonders wichtig für die Zuverlässigkeit sind, konnten die Experten des Rats das Kriechvermögen als einen der Schlüsselfaktoren ausmachen, der für viele Lotqualitäten maßgeblich ist.

"Wenn Legierungen ein ähnliches Kriechvermögen aufweisen, kann man davon ausgehen, dass sie auch über die Produktlebensdauer die gleiche Zuverlässigkeit zeigen", sagte Munie.

Das Ziel des Fachartikels ist es, eine einfachere, geradlinigere Möglichkeit anzubieten, neue, bleifreie Legierungen miteinander zu vergleichen. Das heißt jedoch nicht, dass die Entwicklung des Dokuments in irgend einer Weise einfach oder geradlinig gewesen wäre. Es dauerte eine ganze Weile, bis die beste Strategie zur Bestimmung der optimalen Probenkonfiguration für die Tests gefunden wurde. Letztendlich hat man sich für eine thermisch vorgealterte Rundzugprobe (thermally aged dog-bone sample) entschieden.

Sobald sich die Aktivitäten des Rats herumgesprochen hatten, stieg auch sofort das allgemeine Interesse – von iNEMI-Forschern bis zu IPCs eigenem Pb-free Electronics Risk Management (PERM) Council.

"Der SPVC hat sich daran gemacht, alle Informationen von PERMs umfangreicher Arbeit über Bleifrei-Ausfallmechanismen (im Gegensatz zu den bekannten Ausfallmechanismen bleihaltiger Lote) auszuwerten und zu vergleichen", sagte Munie. "Angesichts unserer Ziele der einfachen Vergleichbarkeit bleifreier Lote stellten wir fest, dass unsere Methode der Probenvorbereitung völlig ausreichend ist."

Die Verfügbarkeit des SPVC-Fachartikels des IPC dürfte den Anwendern eine Menge Zeit sparen.

"Der Artikel wird für alle von Interesse sein, die sich mit Herstellungstechnologien befassen", sagte Munie. "Wir hoffen, dass mit Hilfe des Dokuments Unternehmen physikalische Eigenschaften einfach vergleichen und fundierte Entscheidungen treffen können. Sie müssen nicht erst für alle Legierungen Modelle entwickeln und thermische Zyklen fahren."

Den IPC-Fachartikel des SPVC können Sie unter http://www.ipc.org/WP-013 herunterladen.