Wenn Sie die gemischte Technik nutzen, starten Sie genau wie bei der Voidbildung mit einer guten Lotpaste

Patty ging in ihr Büro, als sie Professor Ulf Gabrielson vorbeigehen sah.  „Was für ein beeindruckender älterer Herr", dachte sie.   Er war ein vor ein paar Jahrzehnten für den Nobelpreis nominiert worden, doch kam er an den meisten Tagen ins Büro.  Er war lebendige 85 Jahre alt oder so ungefähr.

Eine Sache, die Patty zum akademischen Leben auffiel, war, /dass man älteren Professoren nahezu ehrfürchtig begegnete.   Eine Handvoll Profs, die älter als 70 waren, lehrten und forschten /in Vollzeit und Studierende und Studienabsolventen baten sehnsüchtig um ihren Rat zur Technik, Karriere und oft auch zu persönlichen Angelegenheiten.

Die gesamte Erfahrung in der Eliteuniversität lief gut für sie und Rob. Sie würden beide bald ihre Doktorwürde verliehen bekommen. Dann wäre es Patty nicht mehr so unangenehm, ein Professorin ohne einen Doktortitel zu sein. Rob würde nach seinem Abschluss einen Job als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Eliteuniversität erhalten.  Obwohl die Position nicht so hoch dotiert war wie eine vergleichbare in der Privatwirtschaft, gefiel auch ihm die akademische Atmosphäre und flexible Arbeitszeit.

Nachdem sie in ihrem Büro angekommen war, setzte sich Patty zur Beantwortung Ihrer E-Mails hin und sah eine von Mike Madigan.

Sie lautete, „Professor Coleman, könnten Sie und das Team eine Liste von Empfehlungen zur Herstellung von gemischten bleifreien Loten und solchen mit Zinn/Blei aufstellen?  Ihr bescheidener Student, Mike."

Es war die Zeit zwischen den Vorlesungen und Patty hatte etwas Zeit; und diese Aufgabe klang nach Spaß.   Sie schickte sofort eine Nachricht an Rob und Pete und schlug vor, dass sie alle etwas nachforschen und dann in ein paar Tagen zusammen kommen sollten.

Wie immer verging die Zeit schnell. „Das Team" war in kurzer Zeit in Pattys Büro versammelt.

„Hey, Rob! Nun, da du ein wissenschaftlicher Mitarbeiter bist, bekommst du ein besseres Büro als Patty?",  neckte Pete.

„Ja, richtig! Ich bin jetzt noch berühmter als die weltweit renommierte Professorin Coleman", schoss Rob zurück.

„OK! OK! Lasst uns anfangen zu arbeiten", sagte Patty und alle drei kicherten. 

„Was mir am meisten beim Zusammenstellen der Informationen für diese kleine Aufgabe auffällt, ist, dass bei all den Bedenken bezüglich der Zuverlässigkeit von bleifreiem Lot, so viele Menschen Produkte mit gemischten Techniken montiert haben und darüber so unbekümmert zu sein scheinen", hob Pete ernst an.

„Ich stimme zu", sagte Rob.

„Denke darüber nach, was für eine gemischte Lotlegierung dies ist.   Vier Metalle (Zinn, Blei, Kupfer und Silber) in nicht kontrollierten Mengen innerhalb der Lötstelle", fuhr Pete fort.

„Also kann man nicht wirklich sagen, was die Schmelztemperatur oder die mechanischen Eigenschaften sind. Sie ändern sich innerhalb der Lötstelle", fügte Patty hinzu.

„Das ist alles wahr, aber wir müssen ein wenig praktisch sein.  Viele Menschen haben mit solchen gemischten Legierungssystemen erfolgreich montiert – und das schon seit längerem", regte Pete an.

„Schaut euch diesen Aufsatz von Bradley et al. mit NEMI über den thermischem Zyklus an" setzte Pete hinzu.

Das Trio sah sich ein Diagramm an, das Pete ausgedruckt hatte.

Abbildung 1.  Bradleys Daten weisen darauf hin, dass die Zuverlässigkeit eines gemischten Zinn/Blei- und eines bleifreien Wärmezyklus in etwa in etwa der von Zinn/Bleilot entsprechen.

„Nun, wie erwartet ist Zinn/Bleilot das Schlusslicht im Vergleich zu bleifreiem Lot.  Aber es ist interessant, dass die Ergebnisse des gemischten und Zinn/Bleis etwa die gleichen sind",  führte Patty aus.

„Die Daten zeigen die typische Situation. SAC-Lote sind im thermischen Zyklus besser. Wenn wir Drop Shock-Daten haben, sehen die Zinn/Blei- und die gemischten Lote vielleicht besser aus", sagte Rob.

Das Trio überprüfte kurz einige andere Daten ...

„Ich denke, wir stimmen überein, dass für eine nicht betriebskritische Elektronik gemischte Legierungssysteme funktionieren können.  Aber, ich denke, wir sind uns auch darin einig, dass für so etwas wie einen Kampfjet oder ein medizinisches Gerät dies nicht einmal in Betracht gezogen werden sollte", erklärte Patty.

Rob und Pete murmelten ihre Zustimmung.

„OK. „Also sieht es so aus, als ob diese Daten die gemischten Zinn/Blei- und bleifreien Lote unterstützen.  Aber was ist mit dem Prozess?“,  fragte Patty.

„Wir können keine Zinn/Bleilottemperaturen beim Einsatz von SAC-Lot verwenden, da wir möglicherweise die SAC-Lote nicht vollständig schmelzen können.   Schaut euch diese Bilder an, die ich gefunden habe (siehe Abbildung 2)", sagte Rob.

 

Abbildung 2.  Bei der Verwendung von gemischten Zinn/Blei- und bleifreien Loten, stellen Sie sicher, dass die Reflow-Temperatur hoch genug zum Schmelzen des bleifreien Lotes ist.

„Whoa!” sagte Pete. „Schaut euch die schlechte Kornstruktur an! Man muss kein metallurgischer Experte sein, um zu verstehen, dass diese Lötstelle schwach ist."

„Ich stimme zu.  Aber bei tiefen Temperaturen hilft es wirklich, eine Lotpaste zu haben, die ein gutes Flussmittel hat.   Erinnert ihr euch an die Arbeit, die Mario Scalzo dazu geleistet hat?  Ich habe das Foto von seinem Experiment (siehe Abbildung 3)", sagte Patty.

Abbildung 3.  Obwohl empfohlen wird, dass die höchste Reflow-Temperatur höher als der Schmelzpunkt des bleifreies Lotes ist (in der Regel ungefähr 219 °C), kann ein gutes Flussmittel beim Schmelzen des bleifreien Lotes bei niedrigeren Temperaturen helfen.  Das Ergebnis, gezeigt auf der rechten Seite, liegt bei 208 °C.

Ich erinnere mich an die Arbeit.  Er stellte sie auf einen Workshop vor, den ich besucht habe.   Er war in der Lage, eine SAC 305 Lotkugel in Zinn/Bleilot bei nur 208 °C zu schmelzen.  Er nutzte ein tolles Flussmittel, das den Prozess unterstützte", fügte Rob hinzu.

„Wie wir gesehen haben, sollte man mit einer guten Lotpaste anfangen", fügte Pete hinzu.

Patty ging zu ihrer Tafel und fasste zusammen. Sie schrieb:

1. Gemischte bleifreie und Zinn/Blei Elektronikmontage kann für nicht kritische Anwendungen funktionieren.
2. Es sollte sich immer etwas Unbehagen dabei einstellen, wenn ein System von vier Metalllegierungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung erzeugt wird.
   • Die daraus resultierende Lötstelle hat unterschiedliche mechanische Eigenschaften und Schmelztemperaturen.
   • Man sollte ein schlechteres Ergebnis des Wärmezyklus als bei den SAC-Loten erwarten.
   • Drop-Shock kann besser sein als bei SAC-Loten.
3. Das Reflow-Profil sollte so sein, dass die maximale Temperatur höher als der Schmelzpunkt des SAC-Lotes ist.
4. Wie immer gilt, arbeiten Sie mit Ihrem Lotpastenlieferanten zusammen, um die beste Lotpaste für diese anspruchsvolle Anwendung zu erhalten.

Nachdem sie die Liste überprüft und sie für gut befunden hatten, schlug Pete vor, dass sie alle 9 Loch spielen.

Danke,

Dr. Ron