Müssen die Anschlüsse der Bauteile bleifrei sein?

    Die Anschlüsse der Bauteile, d. h. alle gelöteten Oberflächen, müssen bleifrei sein. Außerdem
    müssen die Lotkugeln für BGAs bleifrei sein. Bei im Rahmen der Zusammensetzung des Bauteils
    intern angewendeten Lötlegierungen ist ein Bleigehalt von über 85 % zulässig.

     Welche bleifreien Beschichtungen stehen als Alternativen zu Zinn/Blei-Beschichtungen zur Verfügung?

    Die Anschlüsse der Bauteile weisen einheitlichere Löteigenschaften auf, wenn sie zuvor mit
    geschmolzenem Lot (blei)verzinnt werden. Bleifreie Alternativen zur Bleiverzinnung sind
    Zinn/Silber/Kupfer-, Zinn/Silber-, Zinn/Kupfer- und Zinn/Bismut-Legierungen. Andere
    Metallbeschichtungen können galvanisch auf die Anschlüsse aufgebracht werden, allerdings sind
    bei Leiterplatten einige Probleme mit dem Beschichten verbunden. Bei der Mehrzahl der
    Bauteilhersteller werden Oberflächen standardmäßig galvanisch matt verzinnt oder
    Palladium/Nickel-beschichtet. Chemisches Nickel/Sudgold ist ebenfalls eine Variante, allerdings
    darf der Phosphorgehalt des Nickels nicht über 7-8 % liegen.

Welche Probleme sind bei bleifreien Bauteilen u. U. zu erwarten?

    Als wichtigste Probleme sind auch hier die im Zusammenhang mit bleiverzinnten Bauteilan-
    schlüssen bekannten Probleme zu nennen: Entnetzung oder Nichtbenetzung. Anschlüsse können
    auch, wenn sie nicht lötbar sind, galvanisch verzinnt werden. Gold und Palladium zersetzen sich
    jedoch sofort im Lot, d. h., das Nickel unter dem Edelmetall muss lötbar sein.

              Welche Änderungen bezüglich der bleifreien Montage enthält J-STD-020C seit Juli 2004?

    IPC/JEDEC J-STD-020C (Stand: Juli 2004; Titel: "Moisture/Reflow Sensitivity Classification for
    Non-hermetic Solid State Surface Mount Devices") enthält Informationen zu den thermischen
    Profilen, die SMD-Komponenten erfüllen müssen, um für die bleifreie Fertigung zugelassen zu
    werden.

    Höhere thermische Profile beim bleifreien Löten im Bereich von 235-255ºC erfordern unter
    Umständen eine Neubestimmung der Feuchtigkeitsgrenzen der Komponenten. Diese Daten müssen
    bekannt sein, damit geeignete Maßnahmen ergriffen werden können, um Feuchtigkeitsprobleme,
    wie Körnung, Delaminierung und Rissbildung während des bleifreien Reflow-Vorgangs zu
    vermeiden.

    Diese IPC-Norm kann auch für die Beschaffung von Nutzen sein, damit bleifreie Komponenten
    gemäß der Normanforderungen zugeordnet werden können.

Können bleihaltige Komponenten durch bleifreies Wellenlöten verbunden werden?

    Bleihaltige Anschlüsse können nicht durch bleifreies Wellenlöten verbunden werden. Bleifreie
    Lotstangen enthalten eine geringe Menge an Blei: in der Regel zwischen 0,01 und 0,08 %. Die
    RoHS-Richtlinie erlaubt einen maximalen Bleigehalt von 0,1 %. Es sind also nur geringe Mengen an
    Blei nötig, um diese Grenze zu überschreiten. Um den Grenzwert einzuhalten, sollten bleihaltige
    Anschlüsse vermieden werden. Außer durch Verdünnung gibt es keine effektive Möglichkeit, den
    Bleigehalt zu senken, wenn die Höchstgrenze von 0,1 % überschritten wird.

    Eine Bleiverunreinigung kann auch zu Fillet Lifting und Fillet Tearing führen. Auch wenn dies 
    gemäß   IPC-610D kein Mangel darstellt, muss die Auswirkung auf Baugruppen, die eine hohe
    Zuverlässigkeit erfordern, noch durch weitere Studien untersucht werden. Bei der
    Unterhaltungselektronik ist die Zuverlässigkeit in dieser Hinsicht kein Kriterium, da die meisten
    Produkte bei der Verwendung keinen Temperaturschwankungen oder -schocks unterworfen sind.

Können bleihaltige Anschlüsse mit bleifreien Lötmitteln in einem SMT-Verfahren zuverlässig gelötet werden?

    Die Menge an Blei bei SMD-Anschlüssen kann gering sein; oft verwenden Bauteilhersteller für die
    Verzinnung 10/90 oder 15/85. Eine geringe Menge an Blei geht in die bleifreie Verbindung über.
    Bei einem Bleigehalt von weniger als 2 Gew.-% wird die Zug- und Schubfestigkeit im Test nicht
    beeinträchtigt. Einige Hersteller verwenden eine Mischung aus bleihaltigen und bleifreien SMDs,
    ohne dass die Produktzuverlässigkeit beeinträchtigt wird. In den meisten Fällen handelt es sich um
    Produkte aus dem Bereich der Unterhaltungselektronik.

    Wenn höchste Zuverlässigkeit erforderlich ist, ist jedoch ein vollkommen bleifreies System
    vorzuziehen. Wenn bleihaltige SMD-Komponenten verwendet werden müssen, wird empfohlen, die
    Zuverlässigkeit des Produkts zu testen.

    Es ist zu beachten, dass gemäß der RoHS-Richtlinie der Bleigehalt auch in den Lötstellen einen
    Wert von 0,1 % nicht überschreiten darf. Bleihaltige Anschlüsse können zu höheren Werten
    führen.

Können bleifreie Anschlüsse mit bleihaltigen Loten wie 63/37 gelötet werden?

    Bleifreie Anschlüsse, z. B. aus reinem Zinn, Silber-Palladium und Zinn-Bismut, sind seit Jahren im
    Einsatz. Diese Anschlüsse wurden bereits problemlos mit 63/37-Lötmitteln gelötet.

    Immer mehr Bauteile, die ehemals Bleibeschichtungen aufwiesen, werden heute bleifrei
    angeboten. Einige Bauteilhersteller vergeben neue Bauteilnummern oder informieren
    Vertriebshändler und Leiterplattenhersteller über die vorgenommenen Änderungen. Dies ist jedoch
    leider nicht immer der Fall. Um die Zuverlässigkeit eines Produkts weiterhin gewährleisten zu
    können, müssen Hersteller von Leiterplatten wissen, um was es sich bei diesen neuen
    Beschichtungen handelt. Auch wenn nicht bleifrei gelötet wird, kann eine veränderte Lötbarkeit
    eine Verfahrungsoptimierung erforderlich machen.

Wie kann überprüft werden, ob die gelieferten Bauteile wirklich bleifrei sind?

    Da nicht alle Bauteillieferanten die Teilenummern der Bauteile ändern, kann sich dies als sehr
    schwierig erweisen. Einige Lieferanten markieren die Verpackung von bleifreien Bauteilen mit
    einem entsprechenden Symbol. In Zweifelsfällen gibt es einige Analysemethoden. Hierbei kann es
    sich sowohl um zerstörende als auch zerstörungsfreie Verfahren handeln.

    Eine zerstörungsfreie Methode besteht darin, die Oberfläche der Bauteile mit einem Wattebausch
    abzuwischen und diesen Wattebausch in eine reaktive Chemikalie einzutauchen. Bei einem
    Bleigehalt erhält die Chemikalie eine rosa bzw. rote Färbung. Zu den zerstörenden Methoden
    gehören SEM/EDX-, ICP- oder AAS-Messungen.

  Gibt es eine international geltende Markierung, die auf die Einhaltung der RoHS-Richtlinie und/oder Bleifreiheit von Leiterplatten hinweist?

    Nein, eine solch international geltende Markierung gibt es nicht. Die RoHS-Richtlinie erfordert keine
    Markierung der fertigen Leiterplatten. Das Soldertec-Institut und IPC haben einige Empfehlungen
    zur Markierung veröffentlicht. Dabei kann es sich um Symbole wie die durchkreuzten Buchstaben
    "Pb" in einem roten Kreis oder einen Rombus mit dem Text "RoHS" in schwarzen Buchstaben
    handeln. Ein häufiges Symbol für die Baugruppe ist der Buchstabe "e" und einer darauf folgenden
    Nummer. Jede Nummer weist auf eine Legierungsfamilie hin. Keine Markierung bedeutet "SnPb".

    Weitere Informationen erhalten Sie unter www.ipc.org oder www.soldertec.org

 Wie kann gewährleistet werden, dass die bleihaltigen und bleifreien Lötmaterialien in der Produktion nicht verwechselt werden?

    Sie sollten eine vollständige Inventarliste aller derzeit verwendeten Materialien aufstellen, wobei
    alle Positionen eindeutig gekennzeichnet werden. Die Fertigungslinien sollten nach bleifreien oder
    bleihaltigen Verfahren unterteilt und gut voneinander getrennt sein, um Verunreinigungen zu
    vermeiden.

    Die bleifreien Lötprodukte von Kester sind leicht zu erkennen: bei der Verpackung von Pasten
    verwenden wir unterschiedliche Farben und bei Lotstangen unterschiedliche Formen. Dadurch wird
    dem Kunden die Umsetzung von vollkommen bleifreien Lösungen erleichtert.