Erhöhter Stromverbrauch für die bleifreie Lötmontage & bleifreie Lote mit hohem Schmelzpunkt

Mittwoch, 10. August 2011 von Dr. Ron Lasky

Hallo Leute,

Ein offensichtlicher Nachteil der bleifreien Lötmontage von Elektroniken ist der, dass der Ofen heißer sein muss und deshalb mehr Strom verbraucht wird  (im Vergleich mit 63Sn37Pb-Löten). Ist die mehr verbrauchte Strommenge jedoch signifikant? Bill O’’Leary behauptet, dass ein typischer SMT-Ofen, bei 0,072 $/Kilowattstunde (kWh) oder ungefähr 100,000 kWh, pro Jahr Strom im Wert von 7000 $ verbraucht. Diese Zahl erscheint mir als richtig, da ein Haushalt pro Jahr ungefähr 5-20.000 kWh verbraucht.

In den späten 1990ern gab es weltweit 35.000 SMT Fließbänder. Bei einer Wachstumsrate von 3% wären das momentan ungefähr 50.000 Fließbänder. Der weltweite Stromverbrauch von SMT-Reflow-Öfen läge also ungefähr bei 5 Milliarden kWh (50.000 Öfen x 100.000 kWh/pro Jahr).  

Da der größte Hitzeverlust durch die Konvektion entsteht, steigt der Energieverbrauch in etwa proportional zur Differenz zwischen der Ofentemperatur und der Raumtemperatur (25C) Ein Ofen, der Zinn-Blei-Lot verarbeitet, wird bei bei etwa 210C betrieben, wohingegen ein Ofen, der bleifreies Lot verarbeitet bei 250C betrieben wird. Die hinzukommende Energie für einen bleifreien Ofen läge also ungefähr bei (250-25)/(210-25) oder etwa 22% mehr. Wenn also weltweit alle Fließbänder SMT sind, läge der hinzukommende Energieverbrauch bei ungefähr 0,22 x 5 Mrd. kWh .= 1 Mrd. kWh. Die Kosten für diesen zusätzlichen Elektrizitätsverbrauch lägen in etwa bei 100 Millionen $ (US) bei 0,10 $/kWh. Die Elektronikindustrie macht einen Umsatz von ungefähr 1,5 Billionen $. Diese zusätzlichen Kosten wären also ungefähr 0,0067% des Umsatzes. Da der weltweite Stromverbrauch bei ungefähr 150.000 Mrd. kWh pro Jahr liegt, ist diese Steigerung 1/150.000 vom gesamten Stromverbrauch oder 0,00067%.

Sprich, auch wenn mehr Strom verbraucht wird, ist die Steigerung gegenüber dem Wert der verkauften Elektroniken oder dem gesamten weltweiten Stromverbrauch unerheblich.

Das Nachdenken über höhere Temperaturen erinnert mich daran, dass mein Indium Corporation-Kollege Dr. Ning-Cheng Lee diese Woche ein Dokument über ein bleifreies Lot mit einem hohen Schmelzpunkt präsentiert, das auf einem BiAgX®-Legierungssystem basiert. Lote mit einem hohen Schmelzpunkt werden häufig für etwas benötigt, das man als eine Löthierarchie bezeichnet. Löthierarchien bestehen aus Loten, die bei sinkenden Temperaturen in mehreren Lötschritten schmelzen, beginnend mit dem Lot, das den höchsten Schmelzpunkt besitzt.

Bis bald!

Dr. Ron

Translation powered by Avalon Professional Translation