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Immersion Tin
-  Imm Sn  -  
Immersion Tin oder Chemisch Zinn



(PCP) - Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH - Ihr Deutscher Leiterplattenhersteller

Das im Rahmen der EU-Richtlinie zur Beschränkung gefährlicher Stoffe in elektronischen Geräten geplante gesetzliche Verbot von bleihaltigen Materialien, das am 01.06.2006 in Kraft getreten ist, hat dafür gesorgt, daß alternative Oberflächen entwickelt wurden. Dazu zählt auch Chemisch Zinn (Chem. Sn).

 

 
  Im Zeichen der RoHS-Konformität  
  Heute stellt man sich bei der Beschaffung von Leiterplatten oft die Frage, welches Oberflächenmaterial das Richtige ist. Ein Grund dafür sind veränderte technische Anforderungen an die Leiterplatte im Hinblick auf die Weiterverarbeitung.

 
  Verfahren  
     
 

Die Zinnschicht wird in einem speziellen Prozess auf die Leiterplatte gebracht, in dem die Kupferatome der freiliegenden Leiterbahnen und Kontaktflächen unter Zufügung von Thioharnstoff gegen Zinnatome ausgetauscht werden. Die chemische Reaktion endet, wenn die Kupferoberfläche vollständig mit Zinn verschlossen ist. Die Zinn-Schichtstärke beträgt dann 0,6 bis 1,2 µm. Zwischen Zinn- und Kupferschicht besteht nach diesem Prozess eine intermetallische Kupfer-Zinn-Phase, d. h. ein Mischmetall.

Verschiedene Gründe sprechen für die chemische Aufbringung von Zinn. Ein Vorteil ist die hohe Planarität der Oberfläche. Diese Eigenschaft ermöglicht das Aufbringen von Fine-Pitch-Bauteilen mit Raster < 0,5 mm. Bei derart geringen Rasterabständen stößt die klassische Bleizinnoberfläche (SnPb) an ihre Grenzen, insbesondere bei einem Leiterplattenlayout, bei dem eine hohe Packungsdichte von SMD-Pads auf beiden Seiten der Leiterplatte vorhanden ist.

 
  Eigenschaften  
  Es ist zu erwarten, daß zukünftige Leiterplatten kombinierte Bestückungstechnologien erfordern.

Auch dieser Entwicklung wird Chemisch Zinn gerecht: Bauteile können sowohl auf die Leiterplatte geklebt, als auch aufgelötet werden. Chemisch Zinn zeigt dabei eine gute Benetzbarkeit, die aber im direkten Vergleich mit SnPb schlechter ist, weil das Zinn wegen seiner geringen Stärke nicht vollflächig in Schmelze geht. Aufgrund der definierten Schichtdicke eignet sich Chemisch Zinn hervorrangend für die Einpresstechnik. Allerdings bietet das Verfahren eine reduzierte Mehrfachlötbarkeit im Vergleich zur konventionellen HAL-Technik.

Die geringe Dicke der Zinnschicht bringt aber auch Nachteile mit sich: Schon bei der Anlieferung ist die intermetallische Kupfer-Zinn-Phase bereits ca. 0,25 µm dick. Während der Lagerung setzt sich die Diffusion des Kupfers in die Zinnoberfläche fort, so daß die Schicht reinen Zinns mehr und mehr abnimmt. Erreicht das Mischmetall die Oberfläche, so überzieht sie sich mit einer Oxidschicht, die selbst mit agressivsten Flussmittel für den Lötprozess nicht mehr aktivierbar ist.

Deshalb sind die Lagerungsmöglichkeiten von chemisch Zinn-Leiterplatten im Vergleich zur konventionellen HAL-Technik erheblich eingeschränkt:

Lagerbestände sollten innerhalb von 3 Monaten verarbeitet werden, ab 6 Monaten kann eine Weiterverarbeitung schon nicht mehr möglich sein.

Preislich liegt chemisch Zinn zwischen klassischen HAL und chemisch Gold- Beschichtungen. Zudem gilt der bei der Produktion verwendete Thioharnstoff als weder umwelt- noch abwasserverträglich. Die für die umweltgerechte Entsorgung entstehenden Kosten sind gerade im Hinblick auf sich verschärfende Umweltgesetze in Zukunft schwer kalkulierbar.

 
  Fazit  
  Chemisch Zinn kann als brauchbare bleifreie Alternative betrachtet werden, da die Oberfläche unter den beschriebenen Voraussetzungen viele Vorteile bietet. Zudem sind die Kosten im Vergleich zu ebenfalls bleifreien chemisch Gold-Leiterplatten – wenn auch nicht viel – geringer. Noch immer entspricht HAL-Bleifrei den Anforderungen der Bestückung vollkommen und bietet weiterhin bestechende Kostenvorteile.

 
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