Untitled - Harting
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Seite 2 von 37<br />
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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Seite 4 von 37<br />
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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Prüfbericht<br />
Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />
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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Seite 6 von 37<br />
Prüfbericht<br />
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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Prüfbericht<br />
Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />
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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Seite 8 von 37<br />
2.2 Prüfplan<br />
Prüfbericht<br />
Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />
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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Seite 9 von 37<br />
2.3 Ergebnisse:<br />
Prüfbericht<br />
Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />
Oberfläche für den Lötprozess<br />
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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Seite 10 von 37<br />
Kontakte unbelastet<br />
Prüfbericht<br />
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 (
Seite 11 von 37<br />
Prüfbericht<br />
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 (
Seite 12 von 37<br />
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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Seite 13 von 37<br />
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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Seite 14 von 37<br />
Prüfbericht<br />
Qualifizierung einer geeigneten bleifreien Sn<br />
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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Seite 15 von 37<br />
Prüfbericht<br />
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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Seite 16 von 37<br />
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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Seite 17 von 37<br />
Prüfbericht<br />
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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Seite 18 von 37<br />
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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Seite 20 von 37<br />
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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Seite 21 von 37<br />
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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Seite 22 von 37<br />
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 />
Corporate Technology Services, HARTING KGaA, Marienwerderstraße 3, 32339 Espelkamp
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 />
Corporate Technology Services, HARTING KGaA, Marienwerderstraße 3, 32339 Espelkamp
Seite 35 von 37<br />
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 />
Corporate Technology Services, HARTING KGaA, Marienwerderstraße 3, 32339 Espelkamp
Seite 36 von 37<br />
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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