Leiterplattenoberfläche Aktiv-Zinn-Schicht punktet gegenüber HAL und Chemisch-Zinn

Der Leiterplattenhersteller Bauer Elektronik in St. Wendel hat eine Leiterplattenoberfläche aus Reinzinn entwickelt, die sowohl gegenüber der Heißluftverzinnung (HAL: Hot Air Levelling) als auch gegenüber der chemischen Zinnoberfläche Vorteile bietet.

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Aktiv-Zinn heißt die neue Oberfläche, die der Leiterplattenhersteller Bauer Elektronik anbietet. Bei der Aktiv-Zinn-Oberfläche handelt es sich um eine partielle lötaktive und RoHS-konforme Beschichtung aus Reinzinn mit einer Schichtstärke von min. 10 µm. Die Oberfläche der Lötanschlüsse und Pads ist absolut plan. Zum Bearbeiten der Zinnschicht ist weder ein spezieller Fluxer noch Lotpaste erforderlich. Hinzu kommt eine sehr gute Lötbarkeit über mehrere Jahre.

Die Aktiv-Zinn-Schicht verbindet sozusagen die Vorteile von Heißluftverzinnung und chemischer Verzinnung. Bei der Heißluftverzinnung handelt es sich um ein partiell aufgebrachtes Zinn aus einer flüssigen Zinnschmelze mit oder ohne Bleianteil. Der Vorteil dieser Verzinnungsart ist die dicke Zinnschicht, was ein sehr gutes Lötverhalten und lange Lagerfähigkeit der Leiterplatte zur Folge hat.

Der Nachteil von HAL ist der hohe Temperaturstress, dem die Leiterplatten beim Eintauchen ins flüssige Zinn und dem folgenden schnellen Abkühlen ausgesetzt sind. Die Folge sind extreme Spannungen in der Leiterplatte, was zur Beeinträchtigung der Durchkontaktierungen und einem späteren Hülsenriss führen kann. Kritisch können zudem sehr hohe Zinnhügel auf den Pads sein, die bei der SMD-Bestückung zu Problemen wie Zinnbrücken führen können.

Lötfähigkeit auch nach langer Lagerung nicht beeinträchtigt

Bei der chemischen Verzinnung ist dagegen das auf den Pads aufgebrachte Zinn absolut plan, was sich bei der SMD-Bestückung als absoluter Pluspunkt erweist. Zudem handelt es sich stets um reines Zinn ohne Bleianteil. Allerdings beträgt die Schichtstärke nur zwischen 0,8 und 1,2 µm, was die Lötbarkeit und Lagerzeit stark einschränkt.

Schon nach wenigen Tagen bis einigen Wochen beginnt das Zinn in das darunterliegende Kupfer einzudiffundieren und die Pads lassen sich danach nicht mehr löten. Eine aus organischem Nanometall aufgebrachte 0,08 µm starke Diffusionssperre kann den Diffusionsvorgang zwar verlangsamen, jedoch nicht über längere Zeit verhindern.

Das Neue an der Aktiv-Zinn-Oberfläche von Bauer Elektronik ist, dass sich unter der partiellen Reinzinnschicht eine rd. 0,2 bis 0,4 µm dicke Diffusionssperre befindet, die das Eindiffundieren des Zinns in das darunterliegende Kupfer für lange Zeit sicher verhindert.

Auf diese Weise wird ein besonders gutes Lötverhalten über mehrere Jahre sichergestellt, sodass die Leiterplatten über längere Zeit problemlos gelagert werden können, versichert Michael Bauer. Die Schichtstärke des Zinns beträgt min. 10 µm. Zudem ist die Padoberfläche absolut plan und für die SMD-Bestückung prädestiniert. Ein spezieller Fluxer wie bei Chemisch-Zinn-Oberflächen ist nicht erforderlich.

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