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Vorgehensweise zur Bewertung:
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design & copyright © TU Wien,
Institut für Konstruktionswissenschaften - ECODESIGN
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Die Einführung von neuen bleifreien Bauteilen (Widerstände, Kondensatoren, Integrierte Schaltkreise - ICs, etc.) und Prozesshilfsmitteln verursacht meistens Änderungen der Bestellbezeichnungen. Diese sind in der Regel herstellerspezifisch und müssen entsprechend recherchiert und dokumentiert werden. Damit ist auch eine Ergänzung der Bauteildatenbanken im Unternehmen verbunden. Bei der Wahl der Alternativen ist darauf zu achten, dass Parameter wie die Prozesseignung und die Temperaturbeständigkeit bekannt und gesichert sind.
Ausschlaggebend bei der Wahl des Lötmittels ist dessen Schmelztemperatur, Konturenstabilität und Lötstellenbenetzungsfähigkeit. Beispiele für bleifreie Legierungen, die derzeit am Markt erhältlich sind: SnAgCu, SnAg, SnZnBi, SnCu, SnCuN u.a.. Bei der Verwendung bleifreier Lote ist zu beachten, dass viele dieser Lote patentiert sind. Im Zuge der Umstellung auf bleifreie Prozesse ist es empfehlenswert, von alkoholbasierenden Flussmitteln auf VOC-freie wasserbasierende Flussmittel umzusteigen.
Es ist zu erwarten, dass sich die Logistik vom Halbfabrikat bis zum Endkunden mit Wirkung der RoHS-Richtlinie ändern wird. Disponenten und Einkäufer sind gefordert, kleine Losgrößen an z. B. bleifreien Bauteilen zu produzieren und zu lagern, damit Kundenbestellungen termingerecht nachgekommen werden kann. Bleihaltige und bleifreie Bauteile müssen jederzeit identifiziert werden können. Das kann firmenintern über besondere Materialnummern und auf der Verkaufsverpackung mit einem Logo z. B. Pb-frei-Logo bzw. RoHS-Logo geschehen. Darüber hinaus müssen Konformitätserklärungen von den Lieferanten für Materialien und Bauteile eingeholt werden, um die rechtliche Absicherung der RoHS-gerecht produzierten Geräte zu gewährleisten.
Die Lötverbindungen könnten durch alternative Verbindungstechnologien wie z. B. Steckverbindungen ersetzt werden. Die Steckverbindungen für die Löttechnik müssen ebenfalls bleifrei ausgeführt werden. Die leicht lösbaren Verbindungen ersetzen den Lötaufwand und die Suche nach einer Substituierung des bleihältigen Lötmittels entfällt. Zudem ist eine zerstörungsfreie Lösbarkeit Voraussetzung für die Bauteilwiederverwendung oder Bauteilweiterverwendung. Werden bei der Demontage des Produktes Bauteile beschädigt, bleibt nur noch die materielle Verwertung, die eine geringere Wertschöpfung aufweist als die unmittelbare Wiederverwendung.
Ein wichtiges Wahlkriterium ist die Benetzungsfähigkeit der Lötstellen einer Oberfläche in Verbindung mit einer bleifreien Lötlegierung. Beispiele für bleifreie Leiterplattenoberflächen:
Aus Gründen des Recyclings wird unabhängig von der rechtlichen Situation der Einsatz von halogenfreiem Material bevorzugt. Deshalb sollten Leiterplatten gewählt werden, welche statt Bromverbindungen, Stickstoff- und Phosphorverbindungen oder wasserbildende Hydrate enthalten.
Bei den bleifreien Lötprozessen ist vor allem mit einer erhöhten Löttemperatur zu rechnen. Daneben müssen auch andere Eigenschaften geprüft werden, wie zum Beispiel die Stickstofffähigkeit, die Notwendigkeit eines Filtersystems wegen der erhöhten Harzanteile des Flussmittels, die Fähigkeit zur Verarbeitung von wasserbasierenden Flussmitteln, die Konvektionskomponente, Schutzbeschichtungen des Tiegel und des Pumpsystems gegen Sn-Aggressivität, regelbares Aktivkühlsystem, Flux-Managementsystem bei Reflow-Anlage, etc. Die Anlage wird somit auf die technische Realisierbarkeit geprüft. Ist die technische Anlagenumstellung nicht möglich, ist eine Neubeschaffung notwendig. Aus diesem Grund sollte die Umstellung rechtzeitig stattfinden.
Die Einstellung des neuen Lötprofils ist hauptsächlich mit der Anpassung der Temperatur und der Durchlaufzeiten aller Prozessphasen verbunden. Dies beansprucht gewisse Erfahrung und mehrere Versuchsreihen, um das optimale Lötprofil zu erreichen. Zu beachtende Prozessbedingungen:
Für bleifrei gelötete Baugruppen können aufgrund der geänderten Prozessbedingungen und Loteigenschaften Designänderungen notwendig sein:
