Zinn Oberflächen

Zinn Oberflächen

Chemisch Zinn

Chemisch Zinn (immersion tin) ist als planare, bleifreie und mehrfach lötfähige Oberfläche etabliert. Einpresstechnik sowie Leitkleben mit geeigneten Klebern sind ebenfalls möglich. Manche CIF-Stecker sind mit verzinnten Kontakten ausgestattet. In diesen Fällen wird in den Datenblättern ebenfalls chem. Zinn empfohlen.

Die Benetzbarkeit von chemisch Zinn ist vergleichbar mit der von chem. Ni/Au. Die Lotausbreitung und der Lotdurchstieg durch Vias ist dagegen besser als bei chem. Ni/Au. Gegnüber dem HAL ist die Benetzung etwas schlechter, da das Zinn aufgrund seiner geringen Schichtdicke selbst nicht vollflächig aufschmilzt.

Je höher und dichter die Zinnschicht auf dem Kupfer wächst, desto geringer wird die Austauschgeschwindigkeit. Das führt dazu, dass bei einer Zinnschichtdicke von ca. 1 µm weiteres Zinn nur noch sehr langsam abgeschieden werden kann. Die Prozesszeit im chemisch Zinn-Bad ist jedoch nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen beschränkt. Lötstopplacke halten der Prozess-Belastung nicht unbegrenzt stand.

Die Schichtdicke sollte >1 µm betragen, um auch mehrfache bleifreie Lötungen zuverlässig durchzuführen. Wichtig ist dafür eine gute zeitliche Planung der Lötprozesse.

Die Lagerzeit für chemisch Zinn beträgt 6-12 Monate, je nach dem, wie starkt die Oberfläche danach gefordert wird. Kommen mehrere ungünstige Bedingungen zusammen, sind andere Oberflächen evtl. geeigneter. Folgende Punkte können die Lötbarkeit negativ beeinflussen:

  • Anzahl der Lötprozesse
  • Temperatur und Dauer der Lötprofile (bleifrei)
  • Schwere Leiterplatten/Baugruppen mit hoher Wärmekapazität, wodurch die Temperatur länger in der Leiterplatte verbleibt.
  • Lange Verweilzeit zwischen den Lötprozessen
  • Reinheit der Oberfläche (Kontaminationen, Oxidation, Betauungsvorgänge)

Weitere Zinn Oberflächen

Hot Air Leveling

Das Hot Air Leveling (HAL, Hot Air Solder Leveling, HASL, Heißluftverzinnung) war bis zum Inkrafttreten der IEEE/RoHS Mitte 2006 die am häufigsten eingesetzte Oberfläche. Sie verfügt über ausgezeichnete Löteigenschaften und ist länger als 12 Monate lagerfähig.

Durch das Bleiverbot wird die Heißverzinnung inzwischen zu einem großen Teil mit bleifreien Loten ausgeführt. Die meisten HAL-Anwendungen wurden inzwischen jedoch auf chem. Zinn oder chem. Ni/Au umgestellt, da die HAL-Oberfläche nicht panar ist und für Fine-Pitch-Bauelemente und BGAs nur mit Unsicherheiten zu verarbeiten ist. Ferner ist der thermische Stress auf die Leiterplatten gerade bei HAL bleifrei so hoch, dass die Ausfallraten für nicht-Standard-Leiterplatten steigen. Durch den Einsatz von modernen Materialien (Phenolische Härtung, keramisch gefüllt, Medium Tg) konnte man dieses Manko beim HAL bleifrei mehr als ausgleichen.

Weitere Zinn Oberflächen

Sondertechnologien

Sondertechnologie: Galvanisch Ni/SnPb

Eine Sondertechnologie für zuverlässige und langzeitstabile Oberflächen ist die galvanische Ni/SnPb-Oberfläche (Ni/TinPad). Hierbei befindet sich eine galvanische Nickelschicht zwischen Kupfer und Lot.

 

Sondertechnologie: Zinn/Blei umgeschmolzen/aufgeschmolzen

Bei diesen historischen Oberflächen wird die als Ätzresist abgeschiedene Zinn/Blei-Schicht im Infrarot-Reflowofen kurz über den Schmelzpunkt erwärmt. Dadurch werden zum einen die Flanken der Leiter von Lot umschlossen und geschützt, zum anderen die raue galvanische Metallstruktur in eine glatte eutektische umgewandelt, welche weniger anfällig gegen Korrosion ist.

Mit der Einführung von Lötstopplacken ist diese Oberfläche fast verschwunden. Das Verfahren hat den Nachteil, dass unter dem Lötstopplack das Sn/Pb aufschmilzt und der Lack dort wellig wird (sog. Orangenhauteffekt).

Sondertechnologie: Hot-Oil-Leveling

Ähnlich wie beim Hot-Air-Leveling werden auch beim Hot-Oil-Leveling (Heißölverzinnung) die Leiterplatten in das flüssige Zinn-Blei-Bad eingetaucht. Um überschüssiges Zinn von der Oberfläche und aus den Bohrungen zu entfernen, wird heißes Öl, welches als Ölbad über dem Zinnbad steht, durch Düsen gegen die Leiterplatte gepumpt. Probleme bei der Prozessführung ließ diese Oberfläche zugunsten des HALs verschwinden.

Sondertechnologie: Walzenverzinnung/Rollenverzinnung

Bei der horizontalen Walzenverzinnung werden die Leiterplatten nach dem Fluxen mit einer Geschwindigkeit von 5 – 30 m/min. durch bis zu 3 Walzenpaare geschossen und anschließend ausgeblasen. Die Kontaktzeiten mit dem Lot betragen ca. 1 – 2 sec. Flexible Leiterplatten werden heute noch zum Teil walzenverzinnt.

Bei weiteren Fragen bezüglichZinn Oberflächen, kontaktieren Sie gerne unseren Technologieleiter Dr. Lehnberger: