Umstellung der Lötprozesse des Servicezentrums Elektronik ZE von bleihaltig in bleifrei zum 1. Januar 2010

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1 Umstellung der Lötprozesse des Servicezentrums Elektronik ZE von bleihaltig in bleifrei zum 1. Januar 2010 Einführung Am wird das Lotmaterial des SMD-Lötprozesses sowie des Wellenlötprozesses am Servicezentrum Elektronik ZE auf ein bleifreies Medium umgestellt. Mit diesem Schreiben möchten wir Sie über diese Maßnahme informieren. Das Elektro- und Elektronikgerätegesetz erfordert die Einhaltung von RoHS- 1 und WEEE 2 - Richtlinien für alle Güter, die in den Verkehr gebracht werden. Die weitere Verwendung von Blei als Lötmedium ist aufgrund dieser gesetzlichen Rahmenbedingung nicht mehr zugelassen. Die Umstellung der externen Elektronikfertigungs- Dienstleister auf Bleifrei-Prozesse aufgrund der RoHS-Richtlinie hat in den letzten Jahren stattgefunden, daher müssen auch wir unsere Lötprozesse entsprechend anpassen. Das gilt insbesondere für einen möglichen Eigentumsübergang von Geräten zur XFEL GmbH und anderen externen Forschungseinrichtungen (z.b. CERN). Eine ausführliche Abdeckung des Marktes mit RoHS-konformen Bauelementen, die eine Weiterverwendung verbleiter Bauelemente nicht mehr nötig macht, unterstützt diese Maßnahme. Alle Baugruppen, die ab dem im Servicezentrum Elektronik ZE neu erstellt werden, werden in bleifreier Technik hergestellt und sind dann mit einem Aufkleber entsprechend gekennzeichnet. Alle Arbeiten an diesen Baugruppen dürfen nur noch mit den für diese Technik zu verwendenden Werkzeugen ( Bleifrei-Lötkolben, Lötrauchabsauggerät ) und Material (Bleifreies Lot) durchgeführt werden. Werkzeuge und Lotmaterial sind lagervorrätig. Rechtliche und betriebliche Rahmenbedingungen (D5) Die Bundesregierung hat mehrere europäische Richtlinien in ein deutsches Gesetz umgesetzt: 2002/96/EG 2003/108/EG 2002/95/EG Elektro- und Elektronik-Altgeräte mit Änderung zu obiger Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektround Elektronikgeräten Da wir aber in Deutschland sind, heißt das Gesetz einfach: Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz) Die abfallwirtschaftlichen Ziele wollen wir hier nicht weiter betrachten - müssen sie aber trotzdem einhalten. 1 EG-Richtlinie 2002/95/EG zu RoHS: Restriction of the use of certain hazardous substances 2 EG-Richtlinie 2002/96/EG zur WEEE: Waste Electrical and Electronic Equipment

2 Wir betrachten den Abschnitt 2: Pflichten beim Inverkehrbringen von Elektro- und Elektronikgeräten und hier speziell: 5 Stoffverbote (1) Es ist verboten, neue Elektro- und Elektronikgeräte in Verkehr zu bringen, die mehr als 0,1 Gewichtsprozent Blei, Quecksilber, sechswertiges Chrom, Polybromiertes Biphenyl (PBB) polybromierten Diphenylether (PBDE) oder mehr als 0,01 Gewichtsprozent Cadmium je homogenem Werkstoff enthalten. Beschaffung und Lagerhaltung (V4) Die Beschaffung von RoHS-konformen Bauelementen wird erreicht durch: Bitte die Spezifikation RoHS bei Anforderung über Lager-Abruf überprüfen. Die RoHS- Konformität ist im Materialauszug sichtbar, sie lautet: o RoHS-Konform oder o RoHS-Konformität unklar oder o Nicht RoHS-konform o Alle am Lager geführten Bleifrei-Lote sind RoHS-konform (z.zt. noch mit dem Zusatz RoHS-Konformität unklar bezeichnet, eine Korrektur erfolgt noch) Beschaffung über ebiss: Verantwortung des Anforderers bei der Teileauswahl Beschaffung über BA: Verantwortung des Anforderers bei der Teileauswahl Die Kennzeichnung der gelieferten Ware Kennzeichnung der Ware mit RoHS bei Anlieferung: o In jedem Fall im LAS Begleitschein (entsprechend der Materialauszug-Information) o Eventuell auf dem Lieferschein aus ebiss oder BA o Eventuell Kennzeichnung auf der Ware Die Kennzeichnung von Baugruppen (RoHS oder verbleit) Ab Lager gibt es verschiedene Aufkleber zur Kennzeichnung einer RoHS-kompatiblen ( RoHS ) b.z.w. einer bleihaltigen ( leaded ) Baugruppe.

3 Welche Prozesse ändern sich für Sie? Entwurfprozess CAD: o Teileauswahl: Bitte Teile, die nicht RoHS-konform sind, kennzeichnen oder aus der Bibliothek entfernen o es können weiterhin die alten Bibliotheken verwendet werden (Lötpads usw.), ggf. kann es durch Erfahrungswerte zu einzelnen Bibliotheksänderungen kommen Beschaffungsprozess: Ihre Aufgabe ist die korrekte Beschaffung von RoHS-konformen Bauelementen, das gilt für: o Lager-Abruf o Beschaffung ebiss o Beschaffung über BA o Eigene Lagerhaltung und Verwaltung Dokumentationsprozess: o Stückliste mit einer Kennzeichnung für bleihaltige Teile (neues Stücklistenformat ist beim ZE erhältlich) Eigener Lötprozess: o Kennzeichnung mit RoHS-Aufkleber ( leaded oder RoHS ) o Werkzeuganpassung (neuer Lötkolben) Reparaturprozess: o Neue Werkzeuge und Materialien (Lote), neue Prozesstemperaturen o ggf. Zusatzeinrichtungen für den Reparaturprozess (Flächenheizung) Umstellung von Prozessen, Materialien und Werkzeugen Materialien Alt Neu bleifrei SMD Lotpaste SSA48-M956-2 SC BLF 03 Zusammensetzung Sn62,6 Pb36,8 Ag0,4 Sb0,2 Sn96,5 Ag3 Cu0,5 Hersteller Koki Deutschland Solder Chemistry THT Lötwelle Lot Sn63Pb37 SW SN100C Zusammensetzung Sn63 Pb37 (SW) Sn Cu0,7 Ni Hersteller Balver Zinn Balver Zinn THT Lötdraht Typ 1532 Typ 2630 Zusammensetzung Sn60 Pb38 Cu2 Sn95,5 Ag3,8 Cu0,7 Hersteller Diverse z.b. Stannol GmbH Diverse z.b. Stannol GmbH (Lagergängig) (Lagergängig) (Datenblätter sind beim ZE vorhanden)

4 Maschinen Dampfphasenofen für SMD-Technik Da der Lötprozess für die bleifreien Bauteile (z.b. BGAs) schon vor längerer Zeit angepasst werden musste, sind hier keine technischen Änderungen notwendig. Es ändert sich nur die verwendete Lotpaste und dadurch bedingt auch die Lötparameter, die schon ausreichend erprobt sind. Wellenlötanlage für THT-Technik Umstellung Der Tiegel der Wellenlötanlage ist geleert und danach mit Reinzinn gespült worden. Danach wurde das bleifreie Zinn eingefüllt (Dezember 2009). Um die Benetzung beim Lötprozess mit bleifreiem Lot zu verbessern, wird eine sogenannte Wörtmanndüse eingesetzt. Für das Wellenlöten werden dann die neuen Prozessparameter ermittelt. Verifikation des Lötprozesses Im Vorwege wurden schon Versuche auf einer baugleichen Lötwellenanlage mit zufriedenstellendem Ergebnis durchgeführt. Zur Verifikation der Prozessparameter stehen in ausreichender Anzahl Musterbaugruppen zur Verfügung. Eine dieser Musterbaugruppen ist speziell für unsere Anforderungen layoutet worden und dient der Beurteilung verschiedener Parameter bei der Wellenlötung. Fortlaufende Analyse des Lötbades Fortlaufende Analysen des Lötzinns stellen sicher, dass sich keine Verunreinigungen durch Bleireste einschleichen, die die Qualität der Lötungen beeinflussen können. Sonstige Werkzeuge Lötstationen Da der bleifreie Lötprozess ein kleineres Prozessfenster aufweist (siehe Vortrag Dr. Thomas Ahrens) und die Lötstationen infolgedessen eine bessere Regelung der Löttemperatur sowie eine höhere Leistung vorweisen müssen, sind neue Lötstationen erforderlich. Lagervorrätig sind Lötstationen von Weller sowie das Zubehör wie Lötspitzen und mobile Absaugeinrichtungen (siehe Anhang). Unterhitzeeinrichtung zur Vorwärmung von Baugruppen Es ist empfehlenswert, Baugruppen, die große Kupferflächen oder große Bauelemente aufweisen, vor der Reparatur vorzuwärmen. Die von ZE beschafften Unterhitzeplatten besitzen eine Regelung, um die Baugruppen auf eine gezielte Temperatur reproduzierbar aufzuwärmen.

5 Zu beachten! Diejenigen, die schon eine der neuen, leistungsstärkeren Lötstationen für das verbleite Löten verwendet haben, müssen unbedingt folgendes beachten: - Lötspitzen, die schon für das verbleite Löten verwendet wurden, müssen gegen neue ausgetauscht werden, um eine Mischlegierung an den Lötstellen auszuschließen, deren Eigenschaften nicht vorhersehbar sind. - Die Abstreifschwämme müssen gegen neue ausgetauscht werden (Kontamination). - Empfehlenswert sind Spitzenreiniger mit Messingwolle (siehe Anhang). - Die Lötkolbenhalterungen müssen von alten, verbleiten Lötzinnresten befreit werden. - Um die Lebensdauer der Lötspitzen zu erhöhen, sollte in den Arbeitspausen die Lötspitzentemperatur abgesenkt werden. - Die bleifreien Lötspitzen dürfen nur noch für bleifreies Löten eingesetzt werden. Selektivlötwelle Für Reparaturen an bleifreien Baugruppen ist eine mit bleifreiem Lot beschickte Selektivlötwelle bei ZE vorhanden. Diese Selektivlötwelle eignet sich für das Aus- und Einlöten von Steckverbindern und auch von Bauelementen, die an große Kupferflächen angebunden sind. Diverse weitere Lötgeräte Beim ZE sind noch diverse weitere Lötgeräte für die Reparatur von bleifreien und verbleiten Baugruppen vorhanden. Dieses geht von der einfachen Entlötpistole bis zu Reparaturplätzen für vielpolige BGAs und der Möglichkeit, BGAs mit neuen Balls zu versehen. Was ist für Reparaturen verbleiter Baugruppen vorhanden? Für die Reparatur von verbleiten Baugruppen ist eine mit bleihaltigem Lot beschickte Selektivlötwelle vorhanden. Des weiteren werden alte Lötstationen vorrätig gehalten. Bleihaltiges Lötzinn ist ebenfalls ausreichend für die noch zu erwartenden Reparaturen vorhanden. Baugruppen: Kennzeichnung, Label Alle Baugruppen, die von ZE gefertigt werden, sind mit einer fortlaufenden Seriennummer gekennzeichnet. Bleifreie Baugruppen bekommen einen Aufkleber Pb-free. Zusätzlich wird ein lagergängiger Aufkleber für RoHS-Konformität aufgeklebt. (Die Vermutung der RoHS-Konformität ist gegeben, da im bleifreien Lötprozess nur noch RoHS konforme Bauelemente und Leiterplatten verarbeitet werden können.) Baugruppen, die verbleit gefertigt wurden, bekommen keinen Pb-free -Aufkleber und auch nicht das lagergängige RoHS-Label. Was passiert mit Baugruppen, die keine Kennzeichnung Pb-free oder RoHS-konform aufweisen? Alle Baugruppen ohne die in der Überschrift genannten Aufkleber werden vom ZE als verbleit gehandhabt. Das heißt: - Alle Reparaturen werden verbleit ausgeführt - Die Baugruppe kann nur von Hand gelötet werden. Daraus folgen erhöhte Kosten! Dieses ist auch für nicht gekennzeichnete Bauelemente gültig!

6 Neufertigung von Baugruppen Für die Fertigung Ihrer Baugruppen benötigen wir von Ihnen Unterlagen darüber, ob verbleite Bauelemente verwendet werden. ZE stellt Ihnen ein Stücklistenformular zur Verfügung, in dem Sie die Bauteile kennzeichnen können, die als verbleit (nicht RoHS-konform) angenommen werden müssen. Für alle von Ihnen beigestellten Bauelemente und Baugruppen brauchen wir eine Erklärung, ob verbleite Bauelemente in der Beistellung vorhanden sind. Diese Daten entnehmen Sie den Bestell- und Lieferunterlagen, die Sie bekommen haben. Bauelemente, die von ZE beschafft werden, werden natürlich auch auf ihre RoHS-Konformität geprüft und entsprechend gekennzeichnet. Die Qualitätsfolgen bei der Verwendung von verbleiten Bauelementen im bleifreien Lötprozess beschreibt Dr. Thomas Ahrens in seinem angehängten Bericht. Fertigungsprüfungen zur Qualitätsüberwachung Automatische optische Inspektion AOI : Neben den diversen optischen Prüfmöglichkeiten (Auge, Lupe, Mikroskop) wird das AOI - Testverfahren für den schnellen automatisierten optischen Test größerer Stückzahlen von Baugruppen genutzt. Schwerpunkt ist die automatische Erkennung von Löt - und Bestückungsfehlern in der SMD Fertigung. Netzknoten-Impedanzmessgerät (POLAR 500) : Mit dem Flying Probe-Tester POLAR 500 lassen sich einzelne Netze innerhalb einer Schaltung über die Knotenimpedanzanalyse testen. Bauelemente, elektrische Verbindungen und Lötstellen/Lötverbindungen werden durch die Bildung von geschlossenen Netzen automatisch geprüft. Boundary Scan Test (GÖPEL) : Mit dem Boundary Scan-Testverfahren lassen sich Pfade innerhalb einer Schaltung prüfen. Dazu wird eine Bitfolge durch einen Scanpfad geschoben, der aus Bauteilen und Lötverbindungen besteht. Lötstellen/Lötverbindungen werden somit durch die Bildung von geschlossenen Scanpfaden automatisch geprüft. Ist ein Scanpfad unterbrochen, läßt sich mittels BScan-Software die unterbrochene Stelle herausfinden: Bauteil oder Lötstelle? Des weiteren stehen dem Elektronik-Prüffeld mehrere leistungsfähige Mikroskope und optische Inspektions- und Prüfmittel zur Verfügung. Information und Unterstützung durch ZE Heute, am , gibt es weitere Informationen und individuelle Beratung durch Herrn Ahrens im Anschluss an die Veranstaltung ab 14:00 in den Räumen von ZE Information auf unserer Homepage in NEWS In der Rubrik INFOS -> DOKUMENTE finden Sie die aktuelle Stücklisten-Vorlage Wir geben Ihnen technische Unterstützung durch alle Mitarbeiter von ZE Wir können Ihnen Kurse über bleifreies Löten/Rework-Technologien am Fraunhofer Institut ISIT in Itzehoe vermitteln