Basismaterialien und Laminate für bleifreies Löten
Zuverlässige Produkte:
Auch für sicherheitsrelevante Anwendungen
Sind Standard FR4-Basismaterialien zuverlässig oder nicht? Fakt ist: Die thermische Beanspruchung der Leiterplatten liegt je nach Bleifrei-Lot um bis zu 40 °C höher als beim früher eingesetzten bleihaltigen.
Auch einige Bleifrei-Oberflächenbehandlungen üben einen höheren thermischen Einfluss auf das Material aus – und zwar bereits in der Leiterplattenherstellung. Bei ungünstigen Konstellationen der Leiterplatte treten dann unerwünschte Effekte sehr viel eher auf als bei den bisherigen, bleibehafteten Löttemperaturen. Derartige Konstellationen sind im Zusammenhang mit der Bleifreisubstitution eher möglich, weil die Prozessfenster insgesamt enger werden. Die Elektronikindustrie hat erst damit begonnen, verlässliche Erfahrungswerte mit Bleifrei-Parametern und Geometrien zu sammeln.
Betroffen sind zum Beispiel
- dünne Leiterplatten mit hohem Kupferanteil,
- dicke Leiterplatten mit kleinen Bohrungen,
- hochpolige SMD-Bauteile und Bauteile mit großer Kantenlänge oder
- dicke Anschlussdrähte bei bedrahteten Leistungsbauteilen.
Für die Zuverlässigkeit des Leiterplattenmaterials ist vor dem Hintergrund der deutlich höheren Temperaturbelastung nicht nur der Tg (Glasübergangstemperatur) entscheidend, sondern auch der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials – in x-, y- und z-Richtung. Gerade bei hohen Temperaturbelastungen führen die unterschiedlichen x/y-Ausdehnungskoeffizienten des Dielektrikums und des Siliziums der Bauelemente zu mechanischem Stress auf die Lötstellen.
Die Risiken liegen insbesondere in
- dem Delaminieren in Grenzflächen,
- Hülsenrissen bei großem Aspekt Ratio,
- Pad Liftings oder auch
- der Deformation beim Erweichen des Materials.
Die Leiterplattenhersteller bieten deshalb neue Basismaterialien und Laminate an. So liefert Isola eine Reihe von verbesserten Laminaten wie das IS410 mit einem Tg von 180 °C. Es hält im T260-Test noch mehr als 60 Minuten stand. Durch die Beständigkeit bei Temperaturwechselzyklen ist das Material geeignet für sicherheitsrelevante Produkte, wie sie etwa in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen. Eine Übersicht der Isola-Produkte können Sie hier herunterladen.