Bleifrei 2015

Hallo Leute,

Es fällt schwer zu glauben, dass wir im Juli den 9^. Jahrestag der Einführung der RoHS feiern. Der Zeitpunkt schien als richtig, als ich neulich darum bat, bei der Boston SMTA Gruppe über “The Status of Lead-Free 2015: A Perspective" (Der Status von Bleifrei 2015: Eine Perspektive)zu sprechen.

Eine Übersicht des gesamten 75 minütigen Vortrags wäre etwas lang, weshalb ich drei der "Fragen" diskutieren werde, die ich behandelt habe.

1. Frage: Das Verbot von Blei in Loten der RoHS existiert nun seit beinahe neun Jahren. Wie hat sich die bleifreie Montage entwickelt?
   
   Antwort: Etwas über 7 Billionen US$ an Elektroniken wurden ohne größere Zuverlässigkeitsprobleme hergestellt, seit die RoHS in Kraft getreten ist. Eine leitende Person, deren Firma über hunderte Millionen an bleifreien Geräten seit 2001 verkauft hat, berichtet von keinen Veränderungen in der Feldzuverlässigkeit.
   
   Die Herausforderung, welche die bleifreie Montage an die Industrie gestellt hat, soll jedoch nicht gemindert werden. Mehrere Milliarden Dollar wurden für die Umstellung ausgegeben. Außerdem sind Fehlermodi aufgetreten, die bei der Zinn-Blei-Montage unüblich waren, wie Head-in-Pillow und Graping-Defekte. Die Monteure haben jedoch hart mit ihren Lieferanten daran gearbeitet, die bleifreie Montage nahe zu problemlos zu gestalten.
   
   Manche Leute fragen, wie ich behaupten kann, dass die bleifreie Montage nahezu problemlos ist. Mein Büro liegt gegenüber einer Halle, die Leuten gehört, die Elektroniken im Wert von Millionen von Dollar pro Jahr für Dartmouth kaufen. Vor ein paar Jahren habe ich sie gefragt, was sie meinen, wie sich Elektroniken seit der Umstellung zu bleifreiem Lot verhalten. Sie antworteten mit: “Was ist bleifrei?” Wenn Leute, die Elektroniken im Wert von Millionen von Dollar kaufen, noch nie von bleifrei gehört haben, kann es kein großes Problem darstellen.

1. Frage: Gibt es im Lichte der Beschaffungsschwierigkeiten einen Industriekonsens bezüglich der Umstellung auf bleifrei für Monteure für das Militär, die Medizin, die Luftfahrt, usw., die weiterhin ausgenommen bleiben?
   
   Antwort: Das Hauptproblem besteht darin, Komponenten mit Zinn-Blei-Drähten zu bekommen, vor allem BGA-Bälle. Viele Monteure kombinieren BGAs neu, was sich zu einer ausgereiften Technologie entwickelt hat, auch wenn dies zusätzliche Kosten verursacht. Während die Jahre ins Land ziehen, kommt es zu mehr Vertrauen in die mittel- bis langfristige Zuverlässigkeit bleifreier Komponenten, und vielleicht wechseln ein paar Freigestellte zu bleifreien Komponenten. Sicherheitskritische Anwendungen mit Zuverlässigkeitsanforderungen von 40 Jahren müssen bei diesem Wandel jedoch enorm vorsichtig sein. Es kann kleine Zuverlässigkeitsprobleme geben, die in 40 Jahren auftreten, die bei beschleunigten Tests nicht gefunden werden. Ein Problem ist das Altern. Selbst bei Raumtemperatur sind Lote bei über 50% ihres Schmelzpunktes auf der absoluten Skala (300K/573K = 0,52). Der Alterungsprozess kann also auch bei Raumtemperatur auftreten. Ein paar Forscher glauben, dass bleifreie Legierungen mehr vom Alterungsprozess betroffen sind als Zinn-Blei-Legierungen.

1. Frage: Man sagt, dass Sie behaupten, dass die bleifreie Montage ein paar Vorteile besitzt. Kann das stimmen?
   
   Antwort: Schuldig im Sinne der Anklage. Bleifreies Lot fließt und verbreitet sich nicht so gut wie Zinn-Blei-Lot. Diese Eigenschaft kann zu einer schlechten Lochausfüllung beim Wellenlöten und ein paar anderen Montageherausforderungen führen. Die schlechte Benetzung und Verteilung bedeutet aber auch, dass Pads näher an der PWB platziert werden können, ohne Angst vor Kurzschlüssen haben zu müssen, wie man im Bild unten sehen kann. Ihr Handy wäre vermutlich größer, wenn dieses mit Zinn-Blei-Lot montiert worden wäre.

Abbildung: Bleifreies Lot fließt nicht so gut wie Zinn-Blei-Lot. Deshalb sind kleinere Padabstände möglich, wenn man mit bleifreiem Lot montiert, ohne dabei elektrische Kurzschlüsse zu verursachen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Vahid Goudarzi.

Wenn Sie an der gesamten Präsentation interessiert sind, können Sie diese hier finden.

Bis bald!

Dr. Ron

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