Patty war auf dem Weg zu ihrem Büro, als sie Professor Ulf Gabrielson vorbeigehen sah. "Was für ein beeindruckender älterer Herr", dachte sie. Er war vor einigen Jahrzehnten ein Anwärter auf den Nobelpreis gewesen und kam immer noch fast jeden Tag ins Büro. Er war rüstige 85 Jahre alt, oder so.
Eine Sache, die Patty am akademischen Betrieb auffiel, war die fast ehrfürchtige Haltung gegenüber älteren Professoren. Eine Handvoll Professoren, die älter als 70 Jahre waren, lehrten und forschten hauptberuflich, und Studenten und Absolventen suchten eifrig ihren Rat in fachlichen, beruflichen und oft auch in persönlichen Fragen.
Die gesamte Erfahrung an der Ivy U war für sie und Rob sehr gut verlaufen. Sie würden beide bald ihren Doktortitel erhalten. Jetzt würde sich Patty nicht mehr so unwohl fühlen, ein Professor ohne Doktortitel zu sein. Rob bekam nach seinem Abschluss eine Stelle als Forschungswissenschaftler an der Ivy U. Die Stelle war zwar schlechter bezahlt als in der Industrie, aber auch ihm gefielen das akademische Umfeld und die flexiblen Arbeitszeiten.
Nachdem sie in ihr Büro gegangen war, setzte sich Patty hin, um ihre E-Mails zu beantworten, und sah eine von Mike Madigan.
Er lautete: "Professor Coleman, könnten Sie und Ihr Team eine Liste mit Empfehlungen für die Montage von bleifreien und bleihaltigen Lötmitteln erstellen? Ihr bescheidener Student Mike".
Es waren Semesterferien, und Patty hatte etwas Zeit, und diese Aufgabe klang nach Spaß. Sie schickte sofort eine Nachricht an Rob und Pete und schlug vor, dass sie alle etwas recherchieren und sich dann in ein paar Tagen treffen sollten.
Wie immer vergingen die Tage schnell. Das "Team" war in kürzester Zeit in Pattys Büro.
"Hey, Rob! Jetzt, wo du Forscher bist, bekommst du ein besseres Büro als Patty?" stichelte Pete.
"Ja, genau! Ich bin jetzt berühmter als der weltberühmte Professor Coleman", schoss Rob zurück.
"OK! OK! Lasst uns an die Arbeit gehen", sagte Patty und lachte zusammen mit Rob und Pete.
"Was mir beim Zusammentragen von Informationen für diesen kleinen Auftrag am meisten auffällt, ist, dass bei aller Besorgnis über die Zuverlässigkeit von bleifreiem Lötzinn so viele Leute Produkte mit gemischter Technologie zusammengebaut haben und so unbekümmert damit umzugehen scheinen", bot Pete ernsthaft an.
"Ich stimme zu", sagte Rob.
"Denken Sie daran, was für ein gemischtes Lötlegierungssystem dies ist. Vier Metalle (Zinn, Blei, Kupfer und Silber) in unkontrollierten Mengen in der Lötstelle", fuhr Pete fort.
"Man kann also nicht wirklich sagen, wie die Schmelztemperatur oder die mechanischen Eigenschaften sind. Sie werden in der gesamten Lötstelle variieren", fügte Patty hinzu.
"Das ist alles richtig, aber wir müssen ein wenig praktisch denken. Viele Leute haben mit Erfolg solche gemischten Legierungssysteme zusammengebaut - und das schon seit langem", schlug Pete vor.
"Schauen Sie sich diese Arbeit von Bradley et al. mit NEMI über thermische Zyklen an", so Pete weiter.
Das Trio sah sich die von Pete ausgedruckte Karte an.
Abbildung 1.Bradleys Daten deuten darauf hin, dass die Zuverlässigkeit bei gemischten thermischen Zyklen von Zinn-Blei und bleifreiem Lot in etwa der Zuverlässigkeit von Zinn-Blei-Lot entspricht.
"Nun, wie erwartet, ist Lötzinn mit Blei im Vergleich zu bleifreiem Lötzinn das Schlusslicht. Aber es ist interessant, dass die Ergebnisse für gemischtes und bleihaltiges Lötzinn in etwa gleich sind". bemerkte Patty.
"Die Daten zeigen die typische Situation. SAC-Lote sind im thermischen Zyklus besser. Hätten wir Fallschockdaten, sähen Zinn-Blei und gemischte Lote vielleicht besser aus", sagte Rob.
Das Trio überprüfte für kurze Zeit einige andere Daten...
"Ich denke, wir sind uns einig, dass Systeme aus gemischten Legierungen für nicht unternehmenskritische Elektronik funktionieren können. Aber ich denke, wir sind uns auch einig, dass sie für etwas wie einen Kampfjet oder ein medizinisches Gerät nicht einmal in Betracht gezogen werden sollten", erklärte Patty.
Rob und Pete murmelten zustimmend.
"OK. Es sieht also so aus, als ob diese Daten das Mischen von bleihaltigen und bleifreien Loten unterstützen. Aber was ist mit dem Verfahren?" fragte Patty.
"Wir können keine Bleizinn-Löttemperaturen verwenden, wenn wir auch SAC-Lot verwenden, da wir das SAC-Lot möglicherweise nicht vollständig schmelzen. Sehen Sie sich diese Bilder an, die ich gefunden habe (siehe Abbildung 2)", sagte Rob.
Abbildung 2. Bei der Verwendung von gemischten bleihaltigen und bleifreien Loten ist darauf zu achten, dass die Reflow-Temperatur hoch genug ist, um das bleifreie Lot zu schmelzen.
"Whoa!" sagte Pete. "Sieh dir die schlechte Kornstruktur an! Man muss kein Metallurgie-Genie sein, um zu erkennen, dass diese Lötstelle schwach ist."
"Ich stimme zu. Aber wenn Sie sich temperaturmäßig auf der unteren Seite befinden, ist es wirklich hilfreich, eine Lötpaste mit einem guten Flussmittel zu verwenden. Erinnern Sie sich an die Arbeit von Mario Scalzo zu diesem Thema? Ich habe das Foto seines Experiments (siehe Abbildung 3)", sagte Patty.
Abbildung 3. Obwohl es ratsam ist, die Reflow-Spitzentemperatur höher als den Schmelzpunkt des bleifreien Lots zu wählen (in der Regel 219C oder so), kann ein gutes Flussmittel das Schmelzen des bleifreien Lots bei niedrigeren Temperaturen unterstützen. Das Ergebnis auf der rechten Seite liegt bei 208°C.
Ich erinnere mich an diese Arbeit. Er stellte sie auf einem Workshop vor, an dem ich teilnahm. Es gelang ihm, eine SAC305-Lötkugel in Bleizinnlot bei nur 208 °C zum Schmelzen zu bringen. Er verwendete ein hervorragendes Flussmittel, das den Prozess unterstützte", fügte Rob hinzu.
"Wie wir schon oft gesehen haben, ist eine gute Lötpaste das A und O", fügte Pete hinzu.
Patty ging an die weiße Tafel, um eine Zusammenfassung zu erstellen. Sie schrieb auf:
- Die gemischte Montage von bleifreier und bleihaltiger Elektronik kann für nicht unternehmenskritische Anwendungen eingesetzt werden.
- Es sollte immer ein gewisses Maß an Unbehagen geben, da ein System aus vier Metalllegierungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung geschaffen wird.
- Die entstehende Lötstelle weist unterschiedliche mechanische Eigenschaften und Schmelztemperaturen auf.
- Erwarten Sie schlechtere Ergebnisse beim thermischen Zyklus als SAC-Lote
- Fallschock kann besser sein als SAC-Lote
- Das Reflow-Profil sollte so beschaffen sein, dass die Spitzentemperatur höher ist als der Schmelzpunkt des SAC-Lots.
- Wie immer sollten Sie mit Ihrem Lotpastenlieferanten zusammenarbeiten, um die beste Lotpaste für diese anspruchsvolle Anwendung zu erhalten.
Nachdem sie alle die Liste durchgesehen und für gut befunden hatten, schlug Pete vor, dass sie alle neun Löcher Golf spielen sollten.
Zum Wohl,
Dr. Ron
