Leute,
Mein jüngster Beitrag über Zinnwhisker hat in mir die Erinnerung an Zinnpest geweckt. Ich muss zugeben, dass ich bei all den berechtigten Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit von Zinnwhiskern überrascht bin, dass es im Wesentlichen keine parallelen Bedenken hinsichtlich der Risiken von Zinnpest gab.
Zugegeben, Zinnpest ist viel seltener als Zinnbart. Obwohl sich viele beschweren, dass wir Zinnwhisker nicht verstehen, können wir sie leicht erzeugen und die große Mehrheit von ihnen zum Verschwinden bringen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es sehr schwierig ist, Zinnpest zu erzeugen.
Für diejenigen, die eine Auffrischung zum Thema Zinnpest wünschen, siehe diesen Blogbeitrag odermein Übersichtspapier"Tin Pest: Elusive Threat in Lead-Free Soldering?" Journal of Failure Analysis and Prevention Band 10, Nummer 6, Dezember 2010, S. 437-443(7).
Zinnpest ist das Ergebnis einer allotropen Umwandlung von Zinn aus seiner Beta-Phase (weißes oder normales Zinn) in seine Alpha-Phase (graues Zinn) bei Temperaturen unter 13oC. Diese Umwandlung geht mit einer Änderung der Dichte von 7,31 g/cm2 auf 5,77 g/cm2 einher. Die Verringerung der Dichte erfordert eine Ausdehnung des Zinns, wodurch die Struktur des ursprünglichen Zinnobjekts oder der Lötstelle zerstört wird, wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist.
Wenn Zinnpest so selten ist, warum mache ich mir dann Sorgen um die Zuverlässigkeit? Bei Milliarden von Lötstellen in unternehmenskritischen Leiterplatten, die viele Jahre lang der Kälte ausgesetzt sind, scheint es unvermeidlich, dass sich Zinnpest bildet. Die Auswirkungen der Kälte sind kumulativ, sie werden nicht rückgängig gemacht, wenn das Wetter wieder wärmer wird. Die am meisten gefährdeten Anwendungen sind Kraftfahrzeuge, Mobilfunkmasten und militärische Ausrüstung.
Es würde mich nicht überraschen, wenn bei der typischen Zinnbartbekämpfung die ungebremste Zinnpest häufiger vorkommt.
Was ist die Lösung? Durch Zugabe von etwa 0,5 % Antimon oder 2 % Wismut zu bleifreiem Lot kann die Zinnpest im Wesentlichen beseitigt werden. Ein zusätzlicher Segen wäre auch die Unterdrückung der Bildung von Zinnwhiskern. Die Zugabe selbst dieser geringen Mengen von Antimon oder Wismut zu bleifreien Loten würde jedoch eine gründliche Bewertung erfordern. Selbst diese geringen Zusätze von Legierungselementen können die Eigenschaften eines Lotes dramatisch verändern.
Schöne Feiertage!
Dr. Ron
