High-Reliability

Für Branchen, in denen kleinste Fehler an der Elektronik fatale Folgen haben, gelten besondere Anforderungen. Fischer bietet langzeitstabile Messgeräte für High-Reliability-Anwendungen in Luftfahrt und Raumfahrt. Mittels Röntgenfluoreszenz prüfen Sie beispielsweise zerstörungsfrei den vorgeschriebenen Bleigehalt in Lötverbindungen. So verhindern Sie Zinn-Whisker, die zu Kurzschlüssen führen.

High Reliability: Whisker verhindern

Application Notes

Bleigehalt in Lötverbindungen für High-Reliability-Anwendungen

Bei den meisten Elektronik-Anwendungen sind bleifreie Lötmittel vorgeschrieben (RoHS- und WEEE-Richtlinien). Allerdings können bei diesen Loten sogenannte Zinn-Whisker entstehen  und Kurzschlüsse verursachen – ein inakzeptables Risiko für High-Reliability-Anwendungen (hi-rel) z. B. in der Luft- und Raumfahrt. Um solche Defekte zu verhindern, ist für diese Anwendungen ein Bleigehalt von 3 % in Lötverbindungen festgelegt. Da gerade bei hi-rel Anwendungen die Folgen von Fehlern sehr gravierend sind, muss der Bleigehalt sorgfältig überwacht werden.

Seit der Umsetzung der EU-Richtlinien RoHS und WEEE wird in der Elektronik für industrielle und kommerzielle Anwendungen bleifreies Lot verwendet. Unter hohen Belastungen und in rauen Umgebungen (wie hoher Feuchtigkeit, Vibrationen, Temperaturschwankungen etc.) ist reines Zinn anfällig für die Bildung von sogenannten Whiskers – haarfeinen, elektrisch leitfähigen, kristallinen Strukturen aus Zinn, die aus der Metalloberfläche wachsen. Zahlreiche elektronische Systemausfälle sind auf Kurzschlüsse durch Whisker zurückzuführen.

Spezifikationen für elektronische Bauteile, die im Gesundheitswesen, in der Luft- und Raumfahrt und bei militärischen Anwendungen eingesetzt werden, erfordern daher ein Minimum von 3 Gew.% Pb in Loten, um die Bildung von Zinn-Whiskern zu verhindern.

Abb. 1: Zinn-Whisker können elektrische Kurzschlüsse verursachen

Um nachzuweisen, dass hi-rel Produkte den Vorgaben entsprechend gefertigt wurden, muss der Bleigehalt im Lot überprüft werden. Die Röntgenfluoreszenz-Analyse ist eine zuverlässige und zerstörungsfreie Prüfmethode, um sicherzustellen, dass mind. 3% Blei im Lot enthalten sind. Mit dem
FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL® ist es einfach, die Zusammensetzung der Lote schnell und genau zu messen. So gibt zum Beispiel ein Scan bei der Wareneingangskontrolle Auskunft, ob die Teile die Prüfung bestehen und eliminiert so das Risiko von unterschiedlichen Chargen von Loten. Auch in Nacharbeit und Reparatur ist die Prüfung unverzichtbar, um die Verwendung von geeignetem Lot sicherzustellen. Darüber hinaus kann das XDAL für ein effizientes Screening von Leiterplatten programmiert werden.

Abb. 2: Das FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL® ist das ideale Messsystem zur Bestimmung des Bleigehalts in Lötverbindungen

Die leistungsstarke Software des XDAL simuliert das gesamte Spektrum einer definierten Applikation und vergleicht es mit dem Spektrum der tatsächlich gemessenen Probe, sodass genaue Messungen auch ohne Kalibrierstandards möglich sind. Dies ist besonders wichtig angesichts der begrenzten Haltbarkeit von SnPb-Loten: Durch Diffusion können diese Lote in nur wenigen Jahren altern (Clustering von Pb), wodurch ältere Standards oftmals ungeeignet für die Kalibrierung von Messungen sind (siehe Tab. 1). Allerdings ist es Fischer gelungen, durch spezielle Herstellverfahren SnPb-Standards mit deutlich verbesserter Langzeit-Stabilität zu produzieren.

Probe

Alter der Probe (Jahre)

Pb-Konzentration (Gew.%)

nominal

XDAL

Standard-
abweichung

SnPb3

< 1

3,1

3,0

0,05

SnPb3

3-4

3,0

2,8

0,11

SnPb8

8

8,5

7,5

0,3

Eutectic SnPb

> 10

38

33,6

1,0

Tab.1: Messung von Loten verschiedenen Alters mit dem FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL®. Ein “frischer“ Standard wird genau getroffen, mit zunehmendem Alter nimmt die Abweichung vom Nominalwert zu 

Mit dem FISCHERSCOPE® X-RAY XDAL® kann der Bleigehalt von elektronischen Komponenten einfach, schnell und präzise geprüft werden. Der Pb-Gehalt ist wichtig zur Unterbindung des Kurzschlussrisikos durch Zinn-Whisker bei hi-rel Anwendungen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Ihren lokalen Ansprechpartner von Fischer.

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