Swisstronica - Bleifrei kurz vor Torschluss

Swisstronica 2006 - Bleifrei kurz vor Torschluss Swisstronica 2006 - Gut besucht

Ganz ohne Torschlusspanik verlief die diesjährige Swisstronica, die Reinhard Pollak zusammen mit dem Gastgeber Oerlikon Contraves und weiteren Mitveranstaltern in Zürich Oerlikon in diesem Jahr absolvierte. Zahlreiche Besucher kamen. Schließlich gab es - nicht nur in Sachen Bleifrei - genügend Fragen, die auf eine kompetente Antwort warteten.

Unter dem Motto "Bleifrei und kein Ende- oder doch?" luden Oerlikon Conraves und Repotech sowie die mitveranstalteteden Firmen Brag, Chr. Koenen, Ekra, EMPA, Heraeus, Kirron, Mimot, Phönix Contact, Pink, Schnaidt, Tecona, Viscom und Zestron nach Zürich ein. Über zwei Tage gab es geballte Informationen in den Vortragsreihen, aber auch genügend Möglichkeiten sich mit den vorwiegend Schweizer Kollegen und den Anbieterfirmen auszutauschen. Damit hat sich die alle zwei Jahre uns 2006 zum 3.Mal stattfindende Veranstaltung mehr als etabliert.

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Günter Grossmann, EMPA(CH), resümierte die aktuelle Situation. Die europäische WEEE(Waste Electric and Electronic Equipment)- Direktive sowie die RoHS (Restriction of Hazardous Substances) sind seit 13.2.2003 in Kraft und mussten eigentlich bis zum 13.8.2004 (WEEE) bzw. bis zum 1.7.2006 (RoHS) in nationales Recht umgesetzt sein. Seit März 2006 gilt das ElektroG und seit kurzem müssen für jedes Land der Europäischen Union elektrische/elektronische Geräte z.B. in Deutschland der der Stiftung Elektro-Altgeräte Register (www.stiftung-ear.de) registriert sein. Die WEEE-Direktive muss also für alle Produkte aktuell umgesetzt werden, auch wenn sie bis dato nicht restriktiv gehandhabt wird. Was die RoHS angeht, gibt es seit 1.7.2006 kein zurück mehr, auch wenn der eine oder andere sich auf Ausnahmeregelungen berufen mag, die aber jederzeit außer Kraft gesetzt werden könnten. Solange aber die EU-Staaten noch nicht in ihrer Gesamtheit an einem Strang ziehen, ist auch nicht klar, wie restriktiv wiederum die RoHS gehandhabt wird.
 
Optimierungspotential Schablonendruck
Uwe Schäfer, EKRA, erläuterte die wichtigsten technischen Parameter des Schablonendrucks unter dem Aspekt der Umstellung auf bleifreie Lotpasten.
 
Auftrag unterschiedlicher Pastenhöhen
Thomas Lehmann, Chr.Koenen, berichte u.a. über aktuelle Designregeln für elektropolierte Stufenschablonen (Bild 4). Die kleinstmögliche Stufenfläche A beträgt 5x5 mm² (kleinere Flächen nach Absprache). Der Abstand vom Padende bis zur Stufe B sollte mindestens 400µm nicht unterschreiten.
Dies bedeutet, dass der Steg D, der zwischen den Bauteilen erhalten bleibt, mindestens 800 µm breit sein muss. Diese Werte gelten für Stufenhöhen von 30 µm bei einer Basisstärke von 150 µm. Die Reduzierung auf anderen Flächen um 30 µm auf Endstärke 120 µm ist ebenso möglich.
Bei Stufen mit einem Unterschied von 50 µm (z.B. 200 µm zu 150 µm) sind die Abstände B und C um 100 µm größer zu wählen (Stegbreite D 1000 µm min.).
 
Pin in Paste für Bleifrei
Jürgen Hahn-Barth, Phönix Contact, erläuterte die für die Verarbeitung von bleifreien Lotpasten neu zum Tragen kommenden Regeln für den Pin in Paste-Prozess, den Phönix Contact zusammen mit speziellen Steckverbindern anbietet. Abgesehen davon, dass der Lotpastendruck stark vom Pastentyp und der Stiftlänge abhängt, gelten im wesentlichen die Prozessempfehlungen in Bild 5.
 
Vakuumlöten in der SMT
Klaus Römer schilderte die Effektivität des Lötens unter Vakuum mit den Anlagen Pink Vadu 300 am Beispiel von Powermodulen, Chips auf DCB, etc. Die Anlagen vom Vakuumspezialisten Pink heizen und kühlen durch Kontakt-Wärmeübertragung. Durch den Einsatz einer Heizplatte mit einer konstanten höheren Temperatur und einer Abstandsregelung zwischen Substrat und Heizplatte sind die Heizgradienten frei einstellbar. Heizen und Kühlen findet auf verschiedenen Stationen statt. Die thermische Masse der Substrate hat daher keinen Einfluss auf das Temperaturprofil. Aufgrund des eingesetzten Heizverfahrens durch Kontaktwärme kann bereits während des Aufheizens Vakuum zur Lunkerentfernung eingesetzt werden.
 
Optische Inspektionsverfahren im Vergleich
Über die Kriterien zur richtigen Auswahl eines optischen Inspektionssystems berichtete Jürgen Brag, Unternehmensberatung Brag
 
Einführung des Bleifrei-Prozesses
Erwin Füllemann berichtete über die Umstellung auf den bleifreien Fertigungsprozess bei Oerlikon Contraves in Zürich-Oerlikon. Mit rund 50 Mitarbeitern, davon rund 25 direkt mit der Elektronikfertigung beschäftigt, gehört man trotz der inzwischen zu 60% von außer Haus kommenden Aufträge nicht immer zu denen, die auch langfristig unter die RoHS-Ausnahmeregelungen fallen. Seit 1.1.2006 hat denn auch die Oerlikon Contraves ihre Logistik auf bleifreie und noch länger bereit zu haltende verbleite Bauteile umgestellt. Technisch stellten sich in der SMT-Fertigung kaum Probleme ein, weil man schon seit Jahren mit der Dampfphasentechnik lötet. Für die Wellenlötanlage hat man in einen Wechseltiegel investiert. Größtes, aber lösbares Problem ist allerdings die konsequente Doppelgleisigkeit von Aufträgen mit rein bleihaltigen Legierungen vor allem im Militärbereich und bleifreier Elektronik für externe Kunden. Deshalb hat man auch beim Handlöten getrennte Arbeitsplätze für bleihaltige und bleifreie Lote installiert.
 
Bleifrei aus Sicht des Pastenherstellers
Jörg Trödler, W.C. Heraeus, stellte umfangreiche Untersuchungen mit dem Testboard Benchmarker II (Bild 6) vor, das im W.C. Heraeus-SMT-Applikationszentrum zum Einsatz kommt. Mit einem speziellen Software-Programm - genannt MODDE - belegte er die Zielgenauigkeit der Analysen zur "Modellgestützten Statistischen Versuchsplanung", wie sie im SMT-Zentrum praktiziert wird.
Eine der vielen Empfehlungen: Die Druckparameter sollten erst nach dem 10. Druck eingestellt werden, wenn sich das Pastenverhalten sozusagen eingeschwungen hat. Eine weitere Feststellung: Bei der "Mischbestückung" mit bleifreien und verbleiten Teilen ist kein wirkliches Ergebnis vorhersagbar. Man sollte also peinlichst genau wissen, wann der Bauteillieferant genau auf bleifrei Bauteile umstellt.
 
Aktuelle Anforderungen
... an einen SMD-Bestückautomaten, war das Thema von Reinhard Pollak, Repotech. Er zeigte an Hand von Beispielen, dass nicht die Bestückleistung in Bauelemente pro Stunde, sondern die Anzahl der bearbeiteten Baugruppen pro Zeiteinheit ein wichtiges Vergleichskriterium bei SMD-Bestückungsautomaten ist.
 
Werkstückträger für die Elektronikfertigung
Ein vielleicht eher zu wenig beachtetes Thema ist die Fertigung von Werkstückträgern, wie sie Martin Brandes, Schnaidt, schilderte. Die aus Verbundfaser mit hoher Steifigkeit hergestellten Lötrahmen für das Wellenlöten oder andere Prozesse lassen sich schnell und einfach nach Kundenspezifikation herstellen und bieten manchmal schon ab relativ kleinen zu verarbeitenden Stückzahlen eine echte Alternative zum Selektivlöten.
Auch bei flexiblen Schaltungen sind solche Warenträger attraktiv, erfüllen sie doch die aufgrund der verschiedenen Bearbeitungsstationen ganz besonderen Kriterien, um einen Inlinebetrieb ohne manuelle Eingriffe zu ermöglichen.
Durch verbesserte Fügevorrichtungen können die unhandlichen Flex-Folien schnell auf die Warnträger aufgezogen werden und verbleiben so lange wie möglich, für alle Verarbeitungsschritte, damit verbunden.
 
Baugruppen und Schablonenreinigung
Bertrand Timmesch, Zestron, machte deutlich, dass die neuen bleifreien Lotpasten höher aktiviert sind und aus diesem Grund eine Reinigung nach dem SMT-Prozess attraktiver denn je werden könnte. Allerdings wird auch die Auswahl eines geeigneten Reinigungsverfahrens immer schwieriger. Zestron mit seinem Technikum in Ingolstadt bietet dazu eine große Auswahl an Reinigungsverfahren und Reinigern.
 
BGA und Bleifrei
Aus der alltäglichen Praxis berichtete Ronny Kirschner, Kirron, über Lunker, wie er sie in seinem auch als Dienstleistung nutzbarem Röntgeninspektionsgerät immer wieder detektiert.

productronic 6 / 7 2006