Leiterplatten - Bleifrei und RoHS-konform

RoHS/WEEE - und keiner weiß mehr, was zu tun ist. Oder doch? Im Folgenden sind die am häufigsten gestellten Fragen und Antworten zusammengestellt. Speziell natürlich im Hinblick auf die leiterplattenrelevanten Themen.

  1. Was bedeutet RoHS/WEEE?
  2. Erfüllen die von LeitOn angebotenen Leiterplatten diese neuen Richtlinien?
  3. Welche RoHS/WEEE konformen Oberflächen bietet LeitOn an?
  4. Was bedeutet die Option "RoHS-konform" bei den Oberflächen in der Onlinekalkulation?
  5. Warum kostet die explizite Wahl von chemisch Zinn, chemisch Gold oder HAL bleifrei einen Aufpreis?
  6. Wann gilt die RoHS/WEEE Verordnung verbindlich?
  7. Welche Branchen sind vorerst nicht betroffen?
  8. Warum sind diese Branchen ausgenommen?
  9. Welche für Leiterplatten relevante Stoffe betrifft RoHS/WEEE?
  10. Welche Alternativen zu Leiterplatten mit Blei-Zinn Oberfläche gibt es?
  11. Wie unterscheiden sich diese alternativen Oberflächen?
    Generell sind höhere Löttemperaturen erforderlich, da bleifreies Lot zur Verwendung kommt, und dieses einen höheren Schmelzpunkt hat.
    Chemisch Zinn:

    Beschreibung:
    Es handelt sich um einen chemisch-physikalischen Prozess, durch den sich gelöstes Zinn auf den Kupferpads gleichmäßig ablagert.

    Vorteile:
    • Plane Oberfläche
    • Gut für Fine-Pitch Anwendungen
    • Beste Oberfläche für Press Fit Connectors (Einpressstecker)
    • große Akzeptanz in Europa
    • Stark wachsende Nachfrage in Asien
    • Kostengünstig
    Nachteile:
    • Lagerzeit für Weiterverarbeitung bis 6 Monate
    • Nicht zum Bonden geeignet
    • Empfindlich bei Handhabung (Fingerabdrücke verhindern Lötbarkeit)
    • Mehrfachlötvorgänge nur begrenzt möglich (Reflowlötung mit Stickstoff wird empfohlen).
    • Schichtdicke des reinen Zinns mit jeder erneuten Lötung stark abnehmend:
      ArbeitsgangReine Zinnschicht nach Arbeitsgang
      Verzinnung1,19µm
      Reflowlötung 
      1x0,39µm
      2x0,25µm
      3x0,25µm
      5x0,18µm
      Quelle: Atotech www.atotech.de
    • 2fach Reflowlötung benötigt daher Zinnschicht von =1µm (empfohlen =1,2µm)
    • Nicht zum Bonden geeignet
    HAL bleifrei:

    Beschreibung: Es handelt sich um einen Lötprozess, durch den das heiße Zinn in die Kupferoberfläche diffundiert. Dabei werden die Leiterplatten in heißes Zinn eingetaucht und dann mit heißer Druckluft abgeblasen (HAL = Hot Air Leveling).

    Vorteile:

    • Einfache Lötbarkeit durch großen Lotvorrat auf den Pads.
    • große Akzeptanz in Europa
    • Lagerzeit für Weiterverarbeitung bis 12 Monate
    • Weniger empfindlich im Handling als chemisch Zinn
    • Kostengünstig
    Nachteile:
    • Oberfläche weniger plan als chem. Zinn
    • Nicht zum Bonden geeignet
    • Für Fine-Pitch wegen Unebenheiten nur eingeschränkt geeignet
    • Mehrfachlötvorgänge nur begrenzt möglich (Reflowlötung mit Stickstoff wird empfohlen).
    • Höhere Löttemperatur erforderlich (ca.260°C)
    • Hoher Kupferabtrag durch die höhere Verzinnungstemperatur
    • Hohe thermische Belastung bei der Herstellung (Leiterplattenmaterial mit einem Tg 150 wird empfohlen = LeitOn Standard)
    Chemical NiAu - Nickel/Gold:

    Beschreibung: Es handelt sich um einen chemisch-physikalischen Prozess, durch den sich zuerst gelöstes Nickel, und dann gelöstes Gold auf den Pads gleichmäßig ablagert. Die Schichtdicken betragen für Nickel ca. 4µm und für Gold ca. 0,1µm bei Leiterplatten für Aludrahtbonding (Ultraschallbonding). Dickgold für Golddrahtbonding (Thermobonding) benötigt neben der Nickelschicht eine Golddicke von 0,8 bis 1,0µm.

    Vorteile

    • Beste verfügbare Oberfläche
    • Ideale Oberfläche für Fine-Pitch Anwendungen
    • Lagerzeit für Weiterverarbeitung bis 12 Monate
    • Bonding möglich
    • Sehr gutes Lötverhalten
    • Keine Kupferanreicherung der Lote in Lötbädern, da Nickelschicht als Schutz dient
    Nachteile:
    • Sehr kostenintensiver Beschichtungsprozess
    • Erfordert hohe Expertise in Badführung und Spezialisierung auf den Prozess.
    Chemisch Silber:

    Beschreibung: Es handelt sich um einen chemisch-physikalischen Prozess, durch den sich gelöstes Silber auf den Kupferpads gleichmäßig ablagert.

    Vorteile

    • Gute Lötbarkeit
    • Plane Oberfläche
    • Lagerzeit für Weiterverarbeitung bis 6-12 Monate
    • Sehr gut für Fine-Pitch Anwendungen
    • Mehrfachlötvorgänge möglich
    • Kostengünstiger und schneller Prozess
    • Hohe Akzeptanz in den USA
    Nachteile
    • Von nur wenigen Herstellern angeboten
    • Geringe Akzeptanz und Verbreitung in Europa
    • Empfindliche Oberfläche wegen nur geringer Schichtdicke von 0,2µm Ag
    ENTEK®:

    Beschreibung: Es handelt sich um eine Art klaren Lötlack, der die Kupferoberfläche vor Korrosion schützt.

    Vorteile:

    • Plane Oberfläche
    • Sehr gut für Fine-Pitch Anwendungen
    • Sehr schneller Prozess
    • Sehr günstiges Verfahren
    • Besonders beliebt für sehr preissensible Massenfertigung im Konsumgüterbereich
    Nachteile:
    • Bonding nicht möglich
    • Lagerzeit ca. 3 - 6 Monate
    • Schlechter Ruf durch negative Erfahrungen mit früheren Lötlacken
    • Wird von sehr wenigen Herstellern angeboten