IPC/JEDEC-Standards für SteckverbinderDie erhöhten Temperaturen bleifreier Lötverfahren in der Oberflächenmontage (SMT) von Bauelementen erfordern Steckverbindermaterialien, die im Gegensatz zu heute noch gängigen Kunststoffen in diesem Bereich erhöhte Schmelztemperaturen, Pinhaltekraft und Dimensionsstabilität sichern. Bei Einhaltung der etablierten und akzeptierten IPC/JEDEC-Standards für Handling, kontrollierte Restfeuchte und Vorbeugung gegen Blasenbildung können Flüssigkristallpolymere (LCP) in bleifreien SMT-Prozessen mit Stanyl PA46 substituiert werden. Da die Steckverbinderhersteller nach dem Verkauf keine Kontrolle mehr über ihre Produkte haben, ist es wichtig, dass alle Beteiligten entlang der Wertschöpfungskette diese JEDEC-basierten Handhabungs- und Verpackungsanforderungen kennen und einhalten. Feuchtigkeitsaufnahme ist eine der Hauptursachen für Blasebildung in Steckverbindergehäusen.
Die auch als Popcorn-Effekt bezeichnete Gefahr der Blasenbildung bei
integrierten Schaltbaugruppen (IC) während der Oberflächenmontage hat zu
standardisierten, feuchtebeständigen Elektronikverpackungen geführt, um die
Leistungsfähigkeit der IC-Packages nach dem umgebungsabhängigen Konditionieren
zu gewährleisten. Diese Leistungsfähigkeit wird nach IPC/JEDEC J-STD-020B in
Feuchteempfindlichkeitsstufen (Moisture Sensitivity Level, MSL) unterteilt: Feuchte-/Reflow-Empfindlichkeitseinstufung für nicht hermetisch massive, oberflächenmontierbare Bauelemente (SMD)Der JEDEC-Standard basiert auf unterschiedlichen Lager- und Umgebungsbedingungen, einschließlich relativer Luftfeuchtigkeit (r.L.) und einem bleifreien Reflow-Profil mit einer maximal 8 Minuten lang (Erwärmungsdauer von 25 °C auf Spitzentemperatur) auf die Oberseite der Package einwirkenden Temperatur von 250 °C (+0/-5 °C).
 IPC/JEDEC J-STD-033A für Handling, Verpackung, Versand und Einsatz von Feuchte-/Reflow-empfindlichen SMDAuf der Grundlage der Prüfung bei unterschiedlichen Bedingungen, einschließlich relativer Luftfeuchtigkeit, und des oben genannten Reflow-Profils definiert J-STD 033A die Anforderungen an den Schutz der Bauelemente. Die PC-Leiterplattenindustrie hat diese Norm als Richtlinie für IC-Packages übernommen, um den Nachbearbeitungsaufwand für „Popcorn“-Fehler zu vermeiden.
 Qualifizierungsverfahren für bleifreie SteckverbinderEin Konsortium der Steckverbinderindustrie hat ein Verfahren zur Qualifizierung der Wärmebeständigkeit entwickelt, um die Eignung von Steckverbindern für bleifreie Lötprozesse zu bestimmen. Die Konditionier- und Prüfbedingungen des IPC/JEDEC J-STD-020B zur Ermittlung der Feuchteempfindlichkeitsstufen (MSL) wurden in die Prüfprotokolle dieses Verfahrens aufgenommen. Gemäß MSL 1 werden die Teile für diese Qualifizierung bei 85 °C 168 Stunden lang einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 % ausgesetzt. Geprüft wird mit zwei Reflow-Profilen, wobei die Reflow-Temperatur an der Oberseite des Steckverbinders gemessen wird. Das erste Profil hat eine Spitzentemperatur von 245 °C, was der Beherrschbarkeit der Temperaturen bei kleineren Leiterplattenmontagen entspricht. Das zweite Reflow-Profil erreicht 260 °C und trägt damit den erhöhten Spitzentemperaturen bleifreier Lötverfahren Rechnung. Ausfallkriterien sind:
Fehlertoleranz ist 0 von 5 Steckverbindern. Kein Steckverbinder-Gehäusekunststoff besteht die Anforderungen an das bleifreie Löten bei 260 °C nach Feuchtigkeitseinwirkung gemäß IPC/JEDEC MSL 1 ohne gelegentliche Ausfälle (Blasen, Dimensionsänderungen). Aufgrund des Materialabbaus beim Spritzgießen oder aufgrund von eingeschlossenen Gasen zeigen selbst einige Flüssigkristallpolymere (LCP) Blasen, und zwar sowohl bei herkömmlichen als auch bei bleifreien Lötverfahren. Blasenbildung bei einem MPGA-Sockelgehäuse aus LCP
 Während der Oberflächenmontage (SMT) sind die Steckverbinder erhöhten Temperaturen ausgesetzt, um das Lot zu erweichen. Dies führt zu einer Übersättigung in den Teilen, bei der die Restfeuchte erheblichen Druck auf die Seitenwände ausübt, was zur Blasenbildung führt. Die Mehrzahl der Non-LCP-Kunststoffe im Einklang mit den SMT-Anforderungen für bleifreies Löten fällt in die Stufen 2a bis 5a nach J-STD-020B und ist dem Qualifizierungsverfahren des Steckverbinderkonsortiums in der derzeitigen Fassung nicht gewachsen. Viele heutige Hochtemperaturpolymere halten dem bleifreien SMT-Löten stand, wenn ihre Restfeuchte unter dem Schwellwert für die Blasenbildung liegt. Dies kann mit Feuchteschutzbeuteln oder mittels geeigneter Vortrocknung erreicht werden. |
