Die Zuverlässigkeit von bleifreiem Lot in der Anwendung beim Militär/der Luftfahrt ist noch immer nicht bewiesen

Hallo Leute,

Ich nehme mir eine kurze Auszeit vom Wassail Weekend , das jährlich in meiner Ortschaft, Woodstock VT, “Die schönste Kleinstadt in Amerika”, gehalten wird, um einen Beitrag über die Workshops auf der ACI letzte Woche zu schreiben.

Mein Indiumkollege Ed Briggs und ich haben einen dreistündigen Vortrag über “Bleifreie Montage für große Gewinne und Zuverlässigkeit” gehalten. Ich denke, dass Ed’s Analysen des “Grapings” und des “Head-in-Pillow”-Defekts die besten sind, die es gibt. 

Es gab einige Diskussionen über die Herausforderungen von Lötpastenflussmitteln in der neuen Welt der bleifreien Lötpasten und miniaturisierten Komponenten (d.h. sehr kleine Lötpastenablagerungen.) Eines der am heißesten diskutierten Themen war die stickstoff- und bleifreie SMT-Montage. Es schien eine einheitliche Einigung darüber zu geben, dass Lötpastenbenutzer verlangen können, dass sich ihre bleifreien Lötpasten ohne die Verwendung von Stickstoff mit jedem PWB-Pad-Finish (z.B. OSP-Eintauschsilber, Chemisch beschichtetes Nickel-Gold, usw.) gut verhalten. Die Verwendung von Stickstoff kostet nicht nur Geld, sondern es verschlimmert den Grabsteineffekt üblicherweise. Die meisten Leute meinen jedoch, dass Stickstoff beim Wellenlöten unerlässlich ist und sich auszahlt, da es die Schlackenbildung minimiert.

Nachdem Ed und ich fertig waren, hielt Fred Dimock von BTU einen der besten Vorträge, die ich je über das Reflow-Löten gehört habe. Er sprach detailliert über thermische Profilierung, einschließlich der Wichtigkeit, dass Thermoelemente nicht oxidiert sein dürfen (wenn sie oxidiert sind, verlieren sie ihre Genauigkeit). Er sprach auch über das Design eines Reflow-Ofens, welches das Temperaturüberschreitungen beim Beheizen und Temperaturunterschreitungen im ausgeschalteten Zustand minimieren soll. Auf Grund der engen Temperaturkontrolle, der viele Monteure bleifreier Werkstoffe gegenüberstehen. ist es entscheidend, diese Themen zu verstehen.

Fred Verdi von ACI beendete das Meeting mit einer hervorragenden Präsentation über “Bleifreie Elektroniken für die Luftfahrt und die Verteidigung.” Fred’s Vortrag befasste sich mit der Arbeit, die in das "Manhattan-Projekt" gesteckt wurde. Hier gibt es einen kostenlosen Download des gesamten Projektberichts.

Man scheint sich einig zu sein, dass für Verbraucherprodukte mit einer Lebensdauer von 5 Jahren oder so eine akzeptable Zuverlässigkeit von bleifreiem Lot entwickelt wurde, jedoch nicht bei Elektroniken für das Militär/die Luftfahrt, wo die Lebensdauer bis zu 40 Jahren in rauen Betriebsbedingungen betragen kann. Diese ausgedehnte Produktlebensdauer und die Folgen auf Grund der Versagensunterschiede werden in Fred's Diagramm (oben) dargestellt Kommerzielle Produkte sind in Quadrat A und Produkte für das Militär/die Luftfahrt in Quadrat D.

Einer der größten Risiken, welche die Produkte in Quadrat D ausgesetzt sind, sind Zinn-Whisker. Fred hat eine Weile über dieses interessante Phänomen gesprochen. Eine der Herausforderungen dieses Risikos ist, dass es keinen Weg gibt, dies zu beschleunigen. Das heißt, man kann keinen gleichwertigen Test für einen beschleunigten Temperaturwechsel oder plötzlichen Temperaturabfall durchführen. Fred erwähnte, dass es nun bestätigte Zinn-Whisker-Versagen gibt, wovon der Beschleunigungsmechanismus von Toyota einer ist.

Zusätzlich zu den Zinn-Whiskern sorgt die Zuverlässigkeit von bleifreien Materialien beim Temperaturwechsel für Produkte aus Quadrat D (mit einer Betriebsdauer von bis zu 40 Jahren) weiterhin für Bedenken.  Ich habe erwähnt, dass die Zinnpest nicht auf der Problemliste dieses Quadrats steht.

Fred und das Manhattan-Projekt-Team haben viele "Lücken" aufgezeigt, die angegangen werden müssen, um das Risiko der bleifreien Montage für Produkte aus Quadrat D zu bestimmen und zu mildern.  Sie planen 2013 mit dem Start dieses ungefähren 100-Million-Dollar teuren Programms.

Für jene, die diesen kostenlosen Workshop verpasst haben, ACI-Veranstalter Mike Prestoy plant einen weiteren in 6 Monaten.

Bis bald!

Dr. Ron

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