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Bleifreies Löten für Elektronik und elektrische Geräte

Ein Schweißverfahren, bei dem Laserstrahlen zum Einsatz kommen, war Gegenstand einer EU-finanzierten Initiative. Von diesem Verfahren erhofft man sich eine zukunftsträchtige Ergänzung des herkömmlichen Lötprozesses.
Bleifreies Löten für Elektronik und elektrische Geräte
Seit Juli 2006 ist per EU-Richtlinien der Einsatz von bleihaltigen Loten verboten - so war es an der Zeit für die Entwicklung und Durchsetzung neuer Verbindungsverfahren im Bereich Elektronik und Mikrosystemtechnik. Erste Versuche des bleifreien Lötens erwiesen sich aufgrund der hohen erforderlichen Temperaturen als eher schwierig. Es bestand Bedarf an alternativen, hoch beanspruchbaren, bleifreien Verfahren, die sowohl eine hohe thermische und mechanische Stabilität als auch eine minimale thermische Diffusion gewährleisten.

Zur Lösung dieser Probleme entwickelte das EU-Joitec-Projekt ("Lead-free joining for microelectronics and microsystem technology devices") ein flexibles und steuerbares Laserschweißverfahren, das sogenannte Punktschweißlasern (Laser Spot Welding, LSW), für den Einsatz in der Elektronikindustrie.

Die Projektpartner verwendeten einen Laserstrahl mit passender Wellenlänge, um das Schweißen von Punkten kleiner als 250 nm zu ermöglichen und auf den Einsatz bleihaltiger Materialien verzichten zu können. Außerdem wurde ein Online-Schweißqualitätsprüfungssystem entwickelt, mit dem die Korrelation zwischen schweißspezifischen Emissionen und der Schweißnahtqualität bewertet werden kann.

Ein wichtiges Arbeitsergebnis des Joitec-Projekts war der Bau eines Prototyps eines Punktschweißlasergeräts, das aus einem Laserstrahl von 515 nm Wellenlänge und einem faseroptischen Strahlführungssystem besteht. Es wurden auch Leiterplatten entworfen, um den Punktschweißlaserprozess zu prüfen und weiter zu verbessern.

Joitec gelang die Nutzung der Lasertechnik zur Erfindung eines Verfahren zum bleifreien Schweißen mikroelektronischer Bauelemente. Die entwickelte Technologie ist umweltfreundlich und in den Fertigungslinien der teilnehmenden kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) direkt einsetzbar. Eine kommerzielle Ausnutzung dieser Technologie wird den KMU die Einhaltung europäischen Richtlinien wie EEAG (Elektro- und Elektronik-Altgeräte) und RoHS (Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten) ermöglichen.

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