Untitled - Harting

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

Seite<br />

1. Beschreibung der Prüflinge<br />

1.1 Kontaktstreifen 3<br />

1.2 Steckverbinder 3<br />

1.3 Leiterplatten 4<br />

2. Voruntersuchungen zur Lötbarkeit mit der Benetzungswaage.<br />

2.1 Prüfeinrichtung 7<br />

2.2 Prüfablaufplan 8<br />

2.3 Ergebnisse zu den Voruntersuchungen mit der Benetzungswaage 9<br />

3. Qualifizierung in Feldtests bei unterschiedlichen Leiterplatten, Loten, Flussmitteln und<br />

Wellenlötanlagen<br />

3.1 Zusammenstellung der Feldtests 13<br />

3.2 Prüfprogramm zur Untersuchung der Lötbarkeit im Feld und Abnahmekriterien 14<br />

3.3 Feldttests zur Überprüfung der Rückwärtskompatibilität<br />

3.3.1 Wellenlötanlage AP 16<br />

3.3.2 Wellenlötanlage BP 17<br />

3.3.3 Wellenlötanlage CP 18<br />

3.4 Feldtests zur Überprüfung der Vorwärtskompatibilität<br />

3.4.1 Wellenlötanlage DP 26<br />

3.4.2 Wellenlötanlage EP 30<br />

3.4.3 Wellenlötanlage FP 35<br />

4 Zusammenfassung 37<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

1.Prüflingsbeschreibung:<br />

1.1 Beschreibung der verwendeten Kontaktstreifen<br />

Bild 1: BC Messerkontakte<br />

1.2 Beschreibung der verwendeten Steckverbinder<br />

Bild 2,3 : DIN Steckverbinder Bauform C Messerleiste (HARTING Artikelnr.: 09031966921)<br />

Zinnhöhe<br />

Die Fertigungsparameter:<br />

Oberfläche:<br />

Serienanlage:<br />

Schichtdicke Sn:<br />

Schichtdicke Ni:<br />

Grundmaterial:<br />

Mattzinn<br />

HARTING Electronics<br />

6,6µm (Mittelwert)<br />

2,0µm (Mittelwert)<br />

CuZn37<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

1.3 Beschreibung der verwendeten Leiterplatten<br />

Für die Feldtests wurden original Kundenleiterplatten, in wenigen Fällen auch Testleiterplatten<br />

verwendet.<br />

Wir danken an dieser Stellen unseren Kunden für die freundliche und offene Unterstützung bei<br />

den Feldversuchen. Um zu verhindern das sensible oder vertrauliche Informationen unserer<br />

Kunden unkontrolliert in Verkehr gebracht werden sind die Feldversuche im Prüfbericht codiert<br />

aufgezeichnet (AP-FP)<br />

Die Lötbedingungen zu den einzelnen Feldversu chen sind jeweils detailliert beschrieben<br />

Löttest AP<br />

Bild 4: Leiterplatte doppeltes Euroformat<br />

Leiterplattendicke:<br />

Lochdurchmesser:<br />

Oberfläche:<br />

1,6mm<br />

0,94mm –0,96mm<br />

Ni/Au<br />

Löttest BP<br />

Bild 5: Leiterplatte Euroformat<br />

Leitplattendicke: 1,6mm<br />

Lochdurchmesser: --<br />

Oberfläche:<br />

HAL SnPb<br />

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Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Löttest CP 1<br />

Bild 6: Leiterplatte Euroformat<br />

Leitplattendicke: 1,6mm<br />

Lochdurchmesser: --<br />

Oberfläche:<br />

HAL SnPb<br />

Löttest CP2<br />

Bild 7 Leiterplatte doppeltes Euroformat<br />

Leiterplattendicke:<br />

Lochdurchmesser:<br />

Oberfläche:<br />

1,6mm<br />

0,94mm –0,96mm<br />

Ni/Au<br />

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Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Löttest DP<br />

Bild 8:Leiterplatte HARTING (doppeltes Euroformat)<br />

Typ: HARTING Leadfree Testboard 3 Fertigung 05/01<br />

Leitplattendicke: 1,6mm<br />

Lochdurchmesser: 0,97mm-0,99mm<br />

Oberfläche:<br />

HAL Sn Bleifrei<br />

Chem. Sn<br />

Ni/Au<br />

Löttest EP<br />

Bild 9: Leiterplatte HARTING (Euroformat)<br />

Typ: HARTING Leadfree Testboard 3 Fertigung 05/01<br />

Leitplattendicke: 1,6mm<br />

Lochdurchmesser: 0,97mm-0,99mm<br />

Oberfläche:<br />

HAL Sn Bleifrei<br />

Chem. Sn<br />

Ni/Au<br />

Löttest FP<br />

Bild 10: Leiterplatte Sonderformat<br />

Leitplattendicke: 1,6mm<br />

Lochdurchmesser: --<br />

Oberfläche:<br />

Chem. Sn<br />

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Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

2. Voruntersuchung zur Lötbarkeit mit der Benetzungswaage<br />

2.1 Prüfeinrichtung und Prüfaufbau:<br />

Benetzungswaage : HARTING ID: 532-060-11<br />

Lote:<br />

Stannol, Sn40Pb40, Sn95.5Ag3.8Cu0.7, Sn99.3Cu0.7<br />

Flussmitel:<br />

Stannol Actiec 5 nach DIN EN 29453-1 Klasse 1.1.2.A ( IEC class ROL1)<br />

Feststoffanteil: 0,125%<br />

Wirksamkeitsniveau: gering<br />

Eintauchdauer : 5sec<br />

Eintauchgeschwindigkeit:<br />

20mm/sec<br />

Bilder 11,12 : Prüfeinrichtung Benetzungswaage<br />

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2.2 Prüfplan<br />

Prüfbericht<br />

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Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Referenz Dokument: In Anlehnung an DIN IEC 60068-2-20 (1991), 4.5 beschleunigte Alterung, DIN<br />

IEC 60068-2-54 Entwurf (2003), Lötbarkeit mit der Benetzungswaage<br />

Prüfung Sollwert Prüfvorschrift Prüflingsbeschreibung<br />

Lagerung<br />

Raumtemperatur 20°C/60% r.F DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

trockene Wärme 16h/155°C DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

Dampfalterung 8h/96°C/100%rF DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

ANSI/EIA –364-52A<br />

(2003)<br />

Benetzbarkeit mit der Benetzungswaage<br />

Lötbarkeit<br />

Lot:<br />

Badtemperatur<br />

Sn60Pb40 235°C<br />

Sn95,5 Ag3,8 Cu0,7 245°C<br />

Sn99,3 Cu0,7 250°C<br />

DIN IEC 60068-2-54<br />

(draft 2003)<br />

Ergebnisseite<br />

Kontaktstreifen --<br />

Kontaktstreifen --<br />

Kontaktstreifen --<br />

Kontaktstreifen 9<br />

Visuelle Prüfung<br />

Flussmittel<br />

Actiec 5<br />

Sichtprüfung min 95% benetzte Fläche DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

ANSI/EIA –364-52A<br />

(2003)<br />

10<br />

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2.3 Ergebnisse:<br />

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Nr.: F 28-05<br />

Übersicht der Benetzungsergebnisse für die getesteten BC Messerkontakte (Musterbeschichtung 17)<br />

Zinn SnAgCu SnCu SnPb<br />

Flussmittel Actiec 5 Actiec 5 Actiec 5<br />

Unbelastet ++ + ++<br />

nach trockener Wärme ++ +o ++<br />

nach Dampfalterung o o o<br />

Beschreibung der Beurteilungskriterien:<br />

++ = Benetzungszeit < 0,5s / Benetzungskraft gleich der Referenzkurve<br />

+ = Benetzungszeit < 1,0s / Benetzungskraft gleich der Referenzkurve<br />

+o = Benetzungszeit < 1,5s / Benetzungskraft min. 80% der Referenzkurve<br />

o = Benetzungszeit < 2,0s / Benetzungskraft min. 80% der Referenzkurve<br />

o- = Benetzungszeit < 2,5s / Benetzungskraft min. 50% der Referenzkurve<br />

- = verzögerte Benetzung > 2,5s, geringe Benetzungskraft<br />

-- = verzögerte Benetzung > 2,5s, sehr geringe Benetzungskraft<br />

langsame Benetzung schnelle Benetzung gute Benetzung unstabile Benetzung<br />

begrenzt durch Wärmebedarf (Entnetzung)<br />

keine Benetzung schlechte Benetzung gute Benetzung verzögerte Benetzung<br />

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Kontakte unbelastet<br />

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Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

BC Messerkontakte, Oberfläche Sn matt, Lot: Sn95,5Ag3,8Cu0,7; Flussmittel: Actiec 5<br />

Diagramm 1:<br />

Die Kraft-Zeitkurve deutet auf eine gute Benetzung der Kontakte hin (rascher<br />

Nulldurchgang (


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Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Kontakte nach 16h/155°C trockener Wärme<br />

BC Messerkontakte, Oberfläche Sn matt, Lot: Sn95,5Ag3,8Cu0,7; Flussmittel: Actiec 5<br />

Diagramm 2:<br />

Die Kraft-Zeitkurve deutet auf eine gute Benetzung der Kontakte hin (rascher<br />

Nulldurchgang (


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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Kontakte nach 8h/96°C/100r.F. Dampflagerung<br />

BC Messerkontakte, Oberfläche Sn matt, Lot: Sn95,5Ag3,8Cu0,7; Flußmittel: Actiec 5<br />

Diagramm 3:<br />

Die Kraft-Zeitkurve deutet auf eine verzögerte Benetzung der Kontakte hin. Die<br />

Benetzungskraft ist schwächer.<br />

Bilder 17& 18: Die Kontakte sind gut und vollständig benetzt, die Benetzung erreicht aber nur eine<br />

geringere Höhe. Keine Poren auf der Sn Oberfläche erkennbar<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Qualifikation im Feld,<br />

auf Wellenlötanlagen von unterschiedlichen Firmen aus den Bereichen<br />

Maschinenbau, industrielle Kommunikation und Lohnbestückung.<br />

Temperaturprofil<br />

Eine, von insgesamt 4<br />

getesteten<br />

Leiterplattenoberflächen<br />

Eine, von insgesamt 5 getesteten<br />

Wellenlötanlagen<br />

Beurteilung des Lötergebnisses nach IPC<br />

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Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.2 Prüfprogramm zur Untersuchung der Lötbarkeit im Feld<br />

Referenz Dokument: IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher<br />

Prüfung Sollwert Prüfvorschrift Prüflingsbeschreibung<br />

Lagerung<br />

Raumtemperatur 20°C/60% r.F DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

Trockene<br />

Wärme<br />

16h/155°C DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

Dampfalterung 8h/96°C/100%rF DIN IEC 60068-2-20<br />

(1991)<br />

ANSI/EIA –364-52A<br />

(2003)<br />

Prozessfähigkeit Wellenlöten<br />

DIN Typ C Messerleiste --<br />

DIN Typ C Messerleiste --<br />

DIN Typ C Messerleiste --<br />

Test 1 AP Test 2 BP Test 3 CP Test 5 DP Test 4 EP Test 6 FP<br />

Wellenlötanlagen<br />

Typ: SEHO System<br />

8530<br />

Wellenlötanlagen Typ:<br />

SEHO System, 2035<br />

Wellenlötanlagen Typ:<br />

Ersa<br />

Wellenlötanlagen Typ:<br />

EPM (erweitert mit IR<br />

Vorheizung)<br />

Wellenlötanlagen Typ<br />

SEHO System 2340<br />

Ergebnis<br />

seite<br />

Wellenlötanlagen Typ:<br />

SEHO System 2340<br />

Lot: SnPb Lot: SnPb Lot: SnPb Lot: SnCu Lot: SnAgCu Lot: SnAgCu<br />

Doppeltes<br />

Euroformat<br />

Ni/Au<br />

Visuelle Prüfung<br />

Sichtprüfung<br />

Schliffbild<br />

Euroformat<br />

HAL SnPb<br />

gemäss IPC A610-D<br />

Klasse 1,2,3<br />

gemäss IPC A610-D<br />

Klasse 1,2,3<br />

Euroformat<br />

HAL SnPb<br />

Doppelte Eurocard<br />

Ni/Au<br />

Doppeltes<br />

Euroformat<br />

HAL Sn Bleifrei<br />

Chem. Sn<br />

Ni/Au<br />

IPC-A-610-D<br />

(2005)<br />

IPC-A-610-D<br />

(2005)<br />

Doppeltes<br />

Euroformat<br />

HAL Sn Bleifrei<br />

Chem. Sn<br />

Ni/Au<br />

Eingelötete DIN Typ C<br />

Messerleiste<br />

Eingelötete DIN Typ C<br />

Messerleiste<br />

Sondergröße<br />

Chem. Sn<br />

20<br />

20<br />

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Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Abnahmekriterien an Lötstellen mit durchkontaktierten Löchern gem. IPC<br />

Kriterien Klasse1 Klasse2 Klasse3<br />

A. Umfangbenetzung auf Nicht festgelegt 180° 270°<br />

der Primärseite<br />

(Lotempfangseite)<br />

B. Vertikale Lotfüllung Nicht festgelegt 75% 75%<br />

C. Umfang-Lotkegel und –<br />

270° 270 330°<br />

Benetzung auf der<br />

Sekundärseite<br />

(Lotquellenseite)<br />

D. Prozent der<br />

0 0 0<br />

Anschlussfläche, die mit<br />

Lot benetzt ist, auf der<br />

Lötprimärseite<br />

D. Prozent der<br />

Anschlussfläche, die mit<br />

Lot benetzt ist, auf der<br />

Sekundärseite<br />

75% 75% 75%<br />

Beurteilung der Lötstellen anhand von Querschliffen<br />

Anzustreben für Klassen 1-3 Zulässig für Klassen 1-3<br />

Bild 19 & 20<br />

75%<br />

Anzustrebende<br />

Anzustrebenden für Klasse 1-3 keine Oberflächenfehlstellen<br />

Bild 21 & 22<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.3 Feldtests zur Überprüfung der Rückwärtskompatibilität<br />

3.3.1 Test 1AP:<br />

Wellenlöten (SnPb) mit LP-Oberfläche Ni/Au<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage des Herstellers SEHO mit<br />

Doppelwellenfunktion verwendet.<br />

Die Anlage ist mit einem Sprühfluxersystem und Infrarotvorheizmodulen ausgerüstet,<br />

Die bestückten Platinen sind auf speziellen Rahmen für die verwendete Platinentype<br />

aufgesetzt worden, die Rahmen verhindern ein Überlaufen von flüssigem Zinn auf<br />

die Bauelementeseite der Boards und schützen den Isolierkörper des<br />

Steckverbinders vor thermischer Belastung.<br />

Bild 23: Wellenlötanlage SEHO System 8530 MPR<br />

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Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Prozessparameter Test 1 AP<br />

Lötanlage<br />

SEHO System 8530 MPR<br />

Lot<br />

SnPb37<br />

Flussmittel<br />

Chemical circuit P880 (Halogen-und Harzfrei, no clean,<br />

Feststoffgehalt 1,9%<br />

Lotbadtemperatur 245°C<br />

Lotwelle<br />

Atmosphere<br />

Transportgeschwindigkeit<br />

Lötwellenkontaktzeit<br />

nur Chipwelle, Höhe 28mm<br />

Normalluft<br />

120cm/min<br />

1-1,3s<br />

Diagramm 4: Temperaturprofil des verwendeten Lötprogramms. Das Thermoelement war auf der<br />

Bauelementeseite der Leiterplatte an einem gewinkelten Lötanschlusspfosten montiert (kein direkter<br />

Kontakt zur Lötwelle).<br />

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Ergebnis. Test AP<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 24: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 25: Bauelementeseite<br />

Bild 26: Lötseite<br />

Bild 27, 28: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Seite 19 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.3.2 Test BP:<br />

Wellenlöten (SnPb) mit LP-Oberfläche HAL SnPb<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage Seho System 2035 mit<br />

Doppelwellenfunktion verwendet.<br />

Die bestückten Platinen sind auf speziellen Rahmen für die verwendete Platinentype<br />

aufgesetzt worden, die Rahmen verhindern ein Überlaufen von flüssigem Zinn auf<br />

die Bauelementeseite-Seite der Boards und schützen den Isolierkörper des<br />

Steckverbinders vor thermischer Belastung.<br />

Prozessparameter<br />

Lötanlage SEHO System 2035<br />

Lot<br />

SnPb37<br />

Flussmittel Eigenprodukt, Isopropanol/Adipinsäure (1,5%)<br />

Lotbadtemperatur 260°C<br />

Lotwelle<br />

Atmosphere<br />

Transportgeschwindigkeit<br />

Lötwellenkontaktzeit<br />

nur Hauptwelle<br />

Stickstoff<br />

120cm/min<br />

3,8 s<br />

Diagramm 5: Temperaturprofil des verwendeten Lötprogramms aufgenommen mit einer speziellen<br />

Testplatine. Das Thermoelement (rote Kurve) ist auf der Lötwellenseite der Leiterplatte montiert.<br />

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Ergebnis Test BP<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 29: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 30: Bauelementeseite<br />

Bild 31: Lötseite<br />

Bild 32, 33: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.3.3 Test CP:<br />

Wellenlöten (SnPb) mit LP-Oberflächen HAL SnPb und Ni/Au<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage ERSA mit Doppelwellenfunktion in der<br />

Baugruppenfertigung verwendet. Die Leiterplatten sind in Klemmrahmen und die<br />

Isolierkörper der Steckverbinder sind mit Hitzeschutzkappen in der Lötanlage<br />

verarbeitet worden.<br />

Bilder 34, 35<br />

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Prozessparameter<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Lötanlage<br />

ERSA<br />

Lot<br />

SnPb37<br />

Flussmittel<br />

Alphametals E193 (schwach aktivierend)<br />

Lotbadtemperatur 245°C<br />

Lotwelle<br />

Chip- und Hauptwelle<br />

Atmosphere<br />

Stickstoff<br />

Transportgeschwindigkeit 100 cm/min<br />

Lötwellenkontaktzeit 3,8 – 4,5s<br />

Diagramm 6: Temperaturprofil des verwendeten Lötprogramms aufgenommen mit einer speziellen<br />

Testplatine. Die 8 Thermoelemente sind auf der Lötwellenseite der Leiterplatte montiert.<br />

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Seite 23 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Diagramm 7: Lotbenetzungsprofil<br />

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Seite 24 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche HAL SnPb<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 37: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 38: Bauelementeseite<br />

Bild 39: Lötseite<br />

Bild 40, 41: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Seite 25 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche Ni/Au<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 42: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 43: Bauelementeseite<br />

Bild 44: Lötseite<br />

Bild 45, 46: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.4 Feldtests zur Überprüfung der Vorwärtskompatibilität<br />

3.4.1 Test DP:<br />

Wellenlöten (SnCu) mit LP-Oberflächen HAL bleifrei, chem. Sn und Ni/Au<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage in der Elektronikfertigung verwendet.<br />

Für die Lötversuche wurden die Testplatinen in Klemmrahmen gehalten.<br />

Prozessparameter:<br />

Lötanlage<br />

EPM (erweitert mit IR-Vorheizung,<br />

Eigenbau)<br />

Lot<br />

SnCu(Ni), SN100C BalverZinn<br />

Flussmittel<br />

IF 2009M no clean, feststoffarm, Interflux<br />

Lotbadtemperatur 260°C<br />

Lotwelle<br />

Atmosphere<br />

Transportgeschwindigkeit<br />

Lötwellenkontaktzeit<br />

nur Hauptwelle<br />

Normalluft<br />

90 cm/min<br />

5 s<br />

Bild 47 Leiterplatte beim durchlaufen der Vorheizung<br />

IR Vorheizung<br />

Lötwelle<br />

Bild 48 Leiterplatte beim durchlaufen der Lötwelle<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche Ni/Au<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 49: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 50: Bauelementeseite<br />

Bild 51: Lötseite<br />

Bild 52, 53: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche HAL Bleifrei<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 54: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 55: Bauelementeseite<br />

Bild 56: Lötseite<br />

Bild 57, 58: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche chem. Sn<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 59: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 60: Bauelementeseite<br />

Bild 61: Lötseite<br />

Bild 62, 63: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.4.2 Test EP:<br />

Wellenlöten (SnAgCu) mit LP-Oberflächen HAL bleifrei, chem. Sn und<br />

Ni/Au<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage des Herstellers SEHO mit<br />

Doppelwellenfunktion verwendet.<br />

Für die Lötversuche mit den Testplatinen wurden spezielle Lötrahmen angefertigt.<br />

Bild 64: Wellenlötanlage Seho MWS 2340<br />

Bild 65:Leiterplatte durchläuft die Lötwelle 120cm/min<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Prozessparameter Test EP<br />

Wellenlötanlage Seho MWS 2340<br />

Lot<br />

SnAgCu<br />

Flussmittel<br />

Cobar 388, synthetisches No-Clean N2-Flussmittel<br />

Lotbadtemperatur 260°C<br />

Lotwelle<br />

Atmosphere<br />

Transportgeschwindigkeit<br />

Lötwellenkontaktzeit<br />

nur Hauptwelle<br />

Stickstoff<br />

100cm/min<br />

2 s<br />

Diagramm 8: Temperaturprofil des verwendeten Lötprogramms aufgenommen mit einer modifizierten<br />

Testplatine. Die Thermoelement sind entsprechend dem Detailbild (Abb. 65) auf der Lötwellenseite<br />

der Leiterplatte montiert.<br />

Bild 65 : Thermoelemente an<br />

Steckverbinder und Leiterplatte<br />

zur Aufnahme des Temperaturprofils<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche chem. Sn<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 66: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 67: Bauelementeseite<br />

Bild 68: Lötseite<br />

Bild 69, 70: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche HAL bleifrei (Sn100C)<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 71: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 72: Bauelementeseite<br />

Bild 73: Lötseite<br />

Bild 74, 75: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Seite 34 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche Ni/Au<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 76: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 77: Bauelementeseite<br />

Bild 78: Lötseite<br />

Bild 79, 80: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

3.4.3 Test FP:<br />

Wellenlöten (SnAgCu) mit LP-Oberflächen chem. Sn<br />

Für die Versuche wurde eine Wellenlötanlage Herstellers SEHO verwendet.<br />

Prozessparameter<br />

Lötanlage SEHO 2340<br />

Lot<br />

SnAgCu<br />

Flussmittel<br />

Stannol WF 300S<br />

Lotbadtemperatur 260°C<br />

Lotwelle<br />

Atmosphäre<br />

Transportgeschwindigkeit<br />

Lötwellenkontaktzeit<br />

Vorwelle 3 reihig Lochdüse Hauptwelle Standard<br />

Stickstoff<br />

120 cm/min<br />

Bild 81: Wellenlötanlage Seho MWS 2340<br />

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Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Leiterplattenoberfläche Chem Sn<br />

Die visuelle und mikroskopische Untersuchung hat ergeben, dass die Anforderungen<br />

nach IPC-A-610-D:2005; Kapitel 5.1 Abnahmeanforderungen an Lötstellen;<br />

Kapitel 7.6 Durchkontaktierte Löcher erfüllt werden.<br />

Bild 82: Eingelöteter Steckverbinder, Bauelementeseite<br />

Bild 83: Bauelementeseite<br />

Bild 84: Lötseite<br />

Bild 85, 86: Schliffbilder, gut ausgebildeter Meniskus<br />

Corporate Technology Services, HARTING KGaA, Marienwerderstraße 3, 32339 Espelkamp


Seite 37 von 37<br />

Prüfbericht<br />

Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />

Oberfläche für den Lötprozess<br />

Nr.: F 28-05<br />

Zusammenfassung:<br />

Benetzbarkeit mit der Benetzungswaage<br />

Die Beurteilung der benetzte Lötoberflächen ergaben keine Fehlstellen und eine<br />

homogen glatte Oberfläche.Die durchgeführte Prüfung der Benetzbarkeit mit der<br />

Benetzungswaage zeigt bei unbelasteten Kontakten und nach Lagerung in trockener<br />

Wärme (16h/155°C) für die drei verwendeten Zinnsorten (SnCu, SnAgCu und SnPb)<br />

sehr gute bis befriedigende Ergebnisse im direkten Vergleich zur bisher verwendeten<br />

Lötoberfläche SnPb. Nach Dampflagerung (8h/100r.F./96°C) zeigt sich bei allen<br />

Zinnsorten eine verzögerte Benetzung sowie nur noch eine geringe Benetzungskraft.<br />

Feldtests<br />

Die Lötstellen entsprechen der IPC-Klassifizierung 3 und damit der höchsten<br />

Anforderung.<br />

Die insgesamt sehr positiven Lötergebnisse in den umfangreichen Feldtests zeigten,<br />

dass eine verzögerte Benetzung, wie sie in den Lötwaagentests nach Dampfalterung<br />

beobachtet wurde, keinen negativen Einfluss hat.<br />

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