Bei den Tauch-, Wellen- oder Selektivlötverfahren sowie den HASL-Beschichtungsprozessen lösen sich Metalle im flüssigen Lot. Der Auflösungsgrad hängt von den verwendeten Grundmaterialien (Oberflächenbeschichtung der Leiterbahnen und Bauteilanschlüsse), der Lotzusammensetzung (z. B. löst die SAC-Legierung Kupfer schneller auf als SnCu), der Prozesstemperatur und der Prozesszeit ab.
In den IPC-Dokumenten IPC/J-STD-001, IPC/WHMA-A-620 und IPC-6012 finden Sie Tabellen mit Grenzwerten für die maximalen Verunreinigung von Lötbädern, wie in Wellenlötprozessen und kleine Löttiegel (Zinnbäder) welche zum Verzinnen von Drähten, eingesetzt werden. Wenn Sie solche Prozesse durchführen und die oben genannten IPC-Dokumente in Ihren Verträgen mit Ihren Kunden erwähnt werden, müssen Sie Ihre Bäder regelmäßig auf diese Kontamination testen (oder testen lassen). Für diese Analysen müssen Sie ein Intervall festlegen, das Sie ebenfalls in Ihrer Prozessdokumentation festhalten und einhalten müssen. Eine Methode zur Ermittlung eines Intervalls anhand des Lotverbrauchs und der Nutzungsstunden pro Monat finden Sie in der folgenden Grafik. Der DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V.) empfiehlt, das Intervall in den ersten 3 Monaten zu verdoppeln, wenn die Lotzusammensetzung im Bad geändert wurde.
Und wenn Ihr Kunde ein Audit bei Ihnen vor Ort durchführen möchte, müssen Sie unbedingt sicherstellen, dass Sie auch die Berichte aller Analysen, aller Bäder im vergangenen Jahr vorlegen können, schließlich ist dies auch eine Anforderung von IPC.
Wenn Sie andere bleifreie Legierungen als die in der Tabelle aufgeführte SAC305 verwenden, gelten andere Grenzwerte, die jedoch nicht von IPC angegeben werden. Im Allgemeinen können Sie Ihr Lotlieferant jedoch über die Grenzwerte der verwendeten Legierung beraten. Auch die deutsche Organisation DVS hat eine Publikation mit einer Tabelle für alternative Legierungen veröffentlicht.
Wie können Sie die Analyse Ihrer Bäder durchführen?
Wenn Sie über die Kenntnisse und die Ausrüstung verfügen, um beispielsweise eine spektroskopische Analyse durchzuführen, können Sie diese selbstverständlich regelmäßig selbst durchführen. Wenn dies nicht intern möglich ist, müssen Sie es von einem externen Labor durchführen lassen. Ihr Lotlegierungslieferant kann dies auch für Sie erledigen. Abhängig von der jährlich eingekauften Lotmenge machen manche dies sogar kostenlos oder verlangen nur eine geringe Gebühr. Hierzu wird häufig eine Standardform verwendet, um eine Probe aus dem Bad zu entnehmen und an Sie zu senden. Es wird empfohlen, die Temperatur des Bades bei der Probenentnahme um 10 Grad zu erhöhen.
Was ist, wenn ich keine Analyse durchführen möchte oder kann? Gibt es eine Alternative?
IPC weist darauf hin, dass alternativ auch ein (vollständiger oder teilweiser) Austausch des Lotbadinhalts möglich ist. Insbesondere bei kleinen Lötbädern, die zum Verzinnen von Drähten verwendet werden, ist dies eine bessere Alternative. Allerdings müssen Sie hierfür auch ein Intervall definieren. Ein Kunde könnte Sie möglicherweise bei einem Audit darum bitten, auf welchem Grundlage Sie die Austauschintervalle festgelegt haben, um sicherzustellen, dass keine übermäßige Verschmutzung auftritt.
Was kann passieren, wenn es immer noch zu viel Verschmutzung gibt?
Das hängt davon ab, welche Stoffe (Legierungselemente) in Ihrer Legierung im Überschuss enthalten sind. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über eine Reihe der aufgeführten Elemente, einige Eigenschaften und deren Einfluss auf die Funktion der Lötverbindung, wenn die Konzentration die Grenzwerte überschreitet.
Schlussfolgerung
Obwohl IPC eine regelmäßige Analyse Ihrer Lotbäder vorschreibt, liegt es auch in Ihrem eigenen Interesse als Elektronikhersteller, dies durchzuführen. Erhöhte Konzentrationen können zu Problemen mit der Zuverlässigkeit der Lötverbindung oder anderen Problemen führen.