Kupferablegierung und Verunreinigung des Lotbads: wann die Legierung zu wechseln ist
Ein Lotbad bleibt nicht unverändert: Mit jeder Leiterplatte löst es etwas Kupfer, nimmt Eisen von den Anlagenteilen und weitere Metalle aus den Oberflächen auf. Mit der Zeit ändert sich die Zusammensetzung, und die Lötstellen werden schlechter. Dieser Leitfaden erklärt, welche Verunreinigungen relevant sind, welche Auswirkungen sie haben und wie man entscheidet, wann eingegriffen werden muss.
Dickmann Srl · aktualisiert am
Woher die Verunreinigung kommt
| Verunreinigung | Herkunft | Hauptwirkung |
|---|---|---|
| Kupfer (Cu) | Pads, Anschlussdrähte und Durchkontaktierungen der Leiterplatten; bei HASL große blanke Kupferflächen | Erhöht den Liquidus, macht das Lot weniger fließfähig: mehr Brücken und Zapfen |
| Eisen (Fe) | Lottiegel, Pumpe und Düsen der Anlage, die von bleifreien Legierungen stärker angegriffen werden | Harte Verbindungen, die Benetzung und Aussehen der Lötstellen verschlechtern |
| Gold (Au) | Vergoldete Oberflächen von Bauteilen und Leiterplatten | Spröde Verbindungen in den Lötstellen |
| Zink, Aluminium | Metallteile und unbeabsichtigte Verunreinigungen | Mehr Krätze und schlechtere Benetzung schon in geringen Mengen |
| Blei (Pb) | Bauteile mit bleihaltigen Oberflächen in einem bleifreien Bad | Die Legierung ist unter Umständen nicht mehr RoHS-konform |
Die Kupferablegierung
Geschmolzenes Zinn löst Kupfer: Es ist dasselbe Phänomen, das die Verbindung zwischen Lot und Pad herstellt, doch im Bad reichert sich das Kupfer an. Bleifreie Legierungen, zinnreicher und heißer, lösen Kupfer schneller als Zinn-Blei-Legierungen, und beim Selektivlöten mit kleinen Düsen und langen Kontaktzeiten können sogar die Pads der Leiterplatte abgetragen werden.
Nickelhaltige Legierungen wie die 99SnCuNiGe verlangsamen die Kupferauflösung im Vergleich zu Zinn-Kupfer-Legierungen ohne Nickel. Zum Vergleich der Legierungen siehe SAC305, SAC0307 oder 99SnCuNiGe.
Wann eingreifen
Die Verunreinigungsgrenzwerte für Lotbäder sind in der Norm IPC J-STD-001 sowie in den Empfehlungen des Legierungs- und des Anlagenherstellers angegeben. Das praktische Kriterium ist der Vergleich der Badanalyse mit diesen Grenzwerten: Nähert sich eine Verunreinigung dem Schwellenwert, muss das Bad mit neuer Legierung verdünnt oder teilweise ersetzt werden.
Anzeichen dafür, dass das Bad vor dem geplanten Termin analysiert werden sollte: mehr Brücken und Zapfen, nicht gefüllte Bohrungen bei unveränderten Parametern, matte oder körnige Lötstellen, mehr Krätze als üblich.
- Legen Sie ein Analyseintervall nach Fertigungsvolumen und Baugruppen fest und halten Sie es ein.
- Dokumentieren Sie die Ergebnisse: Der Verlauf des Kupfergehalts über die Zeit sagt mehr als eine einzelne Analyse.
- Füllen Sie stets mit derselben Legierung wie im Bad nach.
- Wiederholen Sie die Analyse nach einer Verdünnung oder einem Legierungswechsel.
Die Badanalyse von Dickmann
Dickmann analysiert die Lotbäder der Kunden: Es genügt, eine Probe von mindestens 250 Gramm Legierung einzusenden, und Sie erhalten einen Bericht über die Verunreinigungen mit Empfehlungen zu deren Korrektur. Siehe die Analyse- und Rückgewinnungsdienstleistungen. Zum Nachfüllen sind Lotbarren für das Wellenlöten, Massivdraht für das Selektivlöten und Legierungen für HASL erhältlich.