Im Laufe der Jahre musste sich die Leiterplattenindustrie sowohl bei den Materialien als auch bei den Verfahren weiterentwickeln, um den Anforderungen der weltweiten elektronischen Herausforderungen gerecht zu werden. Zunächst waren die Laminatharzsysteme unzureichend, um die mehrfachen thermischen Ausschläge bei der doppelseitigen Bestückung und den Nacharbeitsprozessen zu überstehen. Dann wurden Anforderungen an die Signalintegrität bei hohen Geschwindigkeiten gestellt, und jetzt haben die umweltfreundlichen Initiativen der RoHS-Richtlinie die Industrie erneut aufgefordert, sich zu verbessern.

Derzeit können die meisten Leiterplatten die Anforderungen der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Materials) erfüllen, solange die Oberflächenbeschichtung der Platten kein Blei enthält. Die meisten, wenn nicht alle Laminathersteller haben bereits Quecksilber, Kadmium, sechswertiges Chrom, polybromierte Biphenyle und polybromierte Diphenylether entfernt oder reduziert, um die Richtlinie zu erfüllen. Die Herausforderung bestand darin, die Bauteile zuverlässig und ohne Blei auf der Leiterplatte zu befestigen, die aufgrund der Verwendung bleifreier Metalle höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten im Ofen haben. Dazu muss man sich die Td-Bewertung (Time to Decomposition) des Laminatmaterials ansehen.

Das ist richtig, auch wenn die Tg des Materials seit Jahren das Hauptaugenmerk auf die Temperaturbeständigkeit eines Laminats gelegt hat, ist sie nicht so wichtig wie die Td des Materials.

Td ist das Maß dafür, wie lange ein Material den höheren Temperaturen des Montageprozesses standhalten kann. Materialien sind thermisch widerstandsfähiger, was durch ihre höhere Td-Bewertung und ihre Fähigkeit, einen T260 oder T288 zu erreichen, belegt wird. T260/288 (Time to Delamination) ist die Zeitspanne, in der das Material einer Temperatur von 260 bzw. 288 °C standhalten kann.

Wenn Sie jedoch eine kostengünstige doppelseitige Leiterplatte haben, die bleifreies Lötzinn erfordert, bedeutet dies nicht unbedingt, dass Sie ein Laminat mit höherem Tg/Td benötigen. Sprechen Sie mit Ihrem Bestücker; möglicherweise geben Sie mehr als nötig für Rohmaterialkosten aus, und da die Laminatkosten die höchsten Materialkosten der Leiterplatte sind, kann es sich lohnen, einige Tests durchzuführen, indem Sie die Leiterplatten mehreren bleifreien Reflow-Zyklen unterziehen, um die Beständigkeit gegen Delaminierung und Blasenbildung zu überprüfen.

Es stimmt zwar, dass bleifreies Lötzinn höhere Reflow-Temperaturen und längere Verweilzeiten erfordert, aber wenn die Gesamtdichte der Leiterplatte gering ist, wird sie schneller aufschmelzen, weil sich die gesamte Struktur schneller erwärmt und nicht so viel Zeit in den Montageöfen benötigt, um auf die für eine gute Lötverbindung erforderliche Reflow-Temperatur zu kommen. Das Material mit niedrigerer Tg/Td kann den Montageprozess zuverlässig überstehen. Denken Sie daran, dass selbst die heute hergestellten Standardlaminate mit 130dC Tg hervorragende Materialien sind, die die RoHS-Anforderungen erfüllen und für viele verschiedene Anwendungen geeignet sind und in vielen Fällen die thermischen Ausschläge einer bleifreien Montage verkraften können.