Tillförlitlighet med blyfria lod

Den 13 augusti förra året skulle RoHS-direktivet ha införlivats i svensk lag, men "RoHS-lagen" kom att dröja ända till 14 april i år innan den publicerades i förordningen SFS 2005:217. Det är nu ungefär 400 dagar kvar till 1 juli 2006 då RoHS-direktivet träder i kraft och det är fortfarande en hel del saker som är oklara. Myndigheterna betraktar övergången till blyfri lödning endast som en fråga om anpassning till alternativ teknik, men vi som är verksamma inom elektronikindustrin vet att det saknas data för långtidstillförlitlighet för blyfria lod. Vad vi också vet är att våra vanliga tenn/bly-lod fungerar väl i de allra flesta applikationer. De produktkategorier som räknas upp i RoHS-direktivet är: 1. Stora hushållsapparater 2. Små hushållsapparater 3. IT- och telekommunikationsutrustning 4. Hemutrustning 5. Belysningsutrustning 6. Elektriska och elektroniska verktyg (undantag för storskaliga fasta industriverktyg) 7. Leksaker samt fritids- och sportutrustning 8. Medicintekniska produkter (med undantag för implantat och infekterade produkter) 9. Övervaknings- och kontrollinstrument 10. Varuautomater Varav kategorierna 1-7 och 10 för närvarande omfattas av RoHS. Skälet att kategori 8-9 för närvarande inte omfattas är att det inte finns tillräckligt mycket tillförlitlighetsdata för de blyfria lödfogarna. Den vanligaste blyfria legeringstypen består av tenn-silver-koppar och kallas ofta SAC (Sn-Ag-Cu). För våglödning och varmförtenning av mönsterkort förs ofta tenn-koppar, eventuellt dopat med 50ppm nickel, fram som ett kostnadseffektivt alternativ. Dessutom har andra typer av lod, framförallt olika tenn-silver-legeringar med relativt höga halter av Indium, diskuterats i Elektroniktidningen och på evertiq som ett alternativ för att öka tillförlitligheten i lödfogarna. De flesta tillförlitlighetstester är gjorda på bulkmaterial, d v s rent lod, visar på att de blyfria loden (oftast SAC) har en likvärdig eller bättre hållfasthet vid temperaturcykling än dagens lod. Jämförelser mellan de olika blyfria legeringarna visar på olika resultat beroende på hur testet genomförs. Vissa jämförande tester mellan olika blyfria lod och blyhaltiga lod ger mer komplexa resultat som kan tolkas som att tillförlitligheten är sämre hos blyfria lod än hos dagens blyade. Vad ska man tro? Ett sätt är att vänta på att lodleverantörer, forskningsinstitut, högskolor och andra publicerar sina undersökningar. Ett annat sätt är att själva försöka göra något och då menar jag inte tillförlitlighetstester. Det bästa sättet att relativt snabbt skaffa oss data om tillförlitligheten hos blyfria lödfogar är att analysera varför de blyfria produkterna har fallerat i drift, men det räcker inte att varje enskild produktägare gör detta för då blir det statistiska underlaget alldeles för litet. Istället bör man skapa en databas för alla feltyper; lödfel, komponentfel, designfel, omvärldfaktorer (t ex blixtnedslag) osv. För att kunna göra detta krävs först och främst att alla blyfria kretskort märks så att de kan identifieras. Ett sätt att göra detta skulle kunna vara att följa industristandarden IPC-1066. Det andra kravet är att alla kort analyseras och inte bara de som kommer in för reparation utan också de kort som byts ut i fält och sedan vanligtvis slängs. Det tredje kravet är att data samlas in centralt, läggs in i en databas och bearbetas. Det som är intressant är feltypen och vilken form av miljö kretskorten varit utsatt för och inte vilken specifik produkt det är. Produkten ska givetvis vara helt anonym. Om flera kan samarbeta om detta, både i Sverige och i resten av EU, så kan vi relativt snabbt få fram tillräckligt mycket data som kan visa om blyfria lödningar har tillräcklig tillförlitlighet och kanske även om en typ av lod är att föredra framför en annan. Vi har ungefär 400 dagar på oss att utarbeta en fungerande metod. Under tiden får vi försöka samla in den information som finns tillgänglig runt om i världen och ett sätt är att besöka den blyfria konferensen i Barcelona 7-10 juni, www.ipc.org/LFBarcelona. Lars-Gunnar Klang MTEK Rönninge