Sorglosigkeit bezüglich Zinnpest als ein Zuverlässigkeitsproblem in sicherheitskritischen Produkten ist noch immer schwer zu verstehen

Hallo Leute,

Mein neulicher Beitrag über Zinn-Whisker hat mich an Zinnpest erinnert. Ich muss gestehen, dass ich bei all den gerechtfertigten Zuverlässigkeitsbedenken bezüglich Zinn-Whiskern überrascht bin, dass es keine ähnliche Bedenken bezüglich der Risiken von Zinnpest gibt.

Zugegebenermaßen tritt Zinnpest wesentlich seltener auf als Zinn-Whisker. Obwohl sich viele darüber beschweren, dass wir Zinn-Whisker nicht verstehen, können wir sie einfach entstehen lassen und den Großteil davon auch wieder verschwinden lassen. Wohingegen es sich als schwierig herausgestellt hat, Zinnpest entstehen zu lassen.

Jene, die eine Auffrischung bezüglich der Zinnpest benötigen, können sich diesen Blogbeitrag oder meine Umfrage "Tin Pest: Elusive Threat in Lead-Free Soldering (Zinnpest: Schwer nachvollziebahre Bedrohung beim bleifreien Löten) ?" durchlesen. Journal of Failure Analysis and Prevention Volume 10, Number 6, December 2010 , pp. 437-443(7).

Zinnpest ist das Ergebnis einer allotropen Umwandlung von Zinn in der Betaphase (weißes oder normales Zinn) zu der Alphaphase (graues Zinn) bei Temperaturen unter 13°C. Diese Umwandlung wird von einer Veränderung der Dichte von 7,31 g/cm² zu 5,77 g/cm² begleitet. Durch die geringere Dichte dehnt sich das Zinn aus, wodurch die Struktur des ursprünglichen Zinnobjekts oder der Lotnaht zerstört wird, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Wenn die Zinnpest so selten ist, warum habe ich dann Bedenken, dass sie ein Zuverlässigkeitsproblem darstellt? Bei Milliarden Lotnähten in sicherheitskritischen Schaltungen, die viele Jahre der Kälte ausgesetzt sind, erscheint es mir unvermeidbar, dass sich auch hier Zinnpest bildet. Die Auswirkung der Kälte ist kumulativ und kehrt sich nicht um, wenn das Wetter wieder warm wird. Die am meisten bedrohten Anwendungen sind Autos, Mobilfunkantennen und militärische Gerätschaften.

Es würde mich nicht überraschen, dass durch die typische Begrenzung von Zinn-Whiskern, nicht begrenzte Zinnpest häufiger auftritt.

Was ist die Lösung? Wenn man dem bleifreien Lot etwa 0,5 % Antimon oder 2 % Bismut beifügt, kann die Zinnpest im Wesentlichen verhindert werden. Ein zusätzlicher Segen wäre die Vermeidung von Zinn-Whiskern. Das Beifügen dieser kleinen Mengen an Antimon oder Bismut zu bleifreien Loten würde jedoch eine gründliche Beurteilung erfordern. Selbst diese kleinen Zusätze an Legierungselementen können die Eigenschaften eines Lots dramatisch verändern.

Schöne Feiertage!

Dr. Ron

Translation powered by Avalon Professional Translation