Bleifreie Lötpaste

Bleifreie Lötpaste

Eine Lötpaste besteht aus zwei Komponenten, die beide über das Lötergebnis entscheiden: dem Lotpulver und dem Flussmittel, in dem es suspendiert ist. Almit entwickelt und fertigt beides selbst. Das bleifreie Programm umfasst vierzehn Flussmittelsysteme in den Klassen ROL0, ROL1 und ROM1 nach IPC J-STD-004 sowie vierzehn Legierungen – vom niedrigschmelzenden Sn-58Bi mit 139 °C bis zum antimonhaltigen Sn-10.0Sb mit 246 bis 258 °C. Die Korngrößen reichen von 5–15 µm bis 25–45 µm.

Warum bleifrei

Bleifreie Pasten sind das Rückgrat der modernen SMT-Fertigung. Sie sind zu 100 Prozent bleifrei und damit RoHS- und REACH-konform – ohne dass eine Ausnahmeregelung nötig wäre. Almit entwickelt sie so, dass saubere Druckbilder, präzises Reflow-Verhalten und reproduzierbare Lötstellenqualität auch bei feinsten Pitches zusammenkommen: stabile Druckbilder über lange Standzeiten auf der Schablone, saubere und glänzende Lötstellen ohne Mid-Chip-Kugelbildung.

Das Druckbild entscheidet: die Area Ratio

Die Miniaturisierung bringt immer kleinere Schablonenöffnungen mit sich. Damit verschlechtert sich das Verhältnis von Öffnungsfläche zu Wandfläche – die Area Ratio – und die Lötpaste bleibt beim Abheben der Schablone in der Öffnung hängen statt auf dem Pad. Die IPC-Richtlinien empfehlen einen Wert größer als 0,66 für ein gutes Auslöseverhalten. Bei vielen Anwendungen liegt die Area Ratio jedoch bereits darunter, häufig bei kleineren Bauformen wie 0201-Chips.

Genau dort setzt MR-NH an. Die halogenfreie Paste ist für Anwendungen mit einer Area Ratio kleiner als 0,6 geeignet; in den dokumentierten Tests ist sie bis hinunter zu 0,43 kompatibel. Ihr Oberflächenwiderstand liegt vier Zehnerpotenzen über der IPC-Norm. In einem einzelnen, nicht namentlich zugeordneten Kundenfall stieg das Yield von 85 auf 98 Prozent, weil durch das bessere Auslöseverhalten mehr Pastenvolumen auf den Lötpads ankommt. Die erreichbare Steigerung hängt von Layout, Schablone und Prozessparametern ab.

Halogenfrei ohne Kompromiss: das Dual-Boost-Prinzip

Halogenfreie Pasten galten lange als die zurückhaltendere Wahl: sauber in den Rückständen, aber schwächer in der Benetzung. NH-GE stellt das infrage. In ihrem Dual-Boost-Flussmittel arbeiten zwei Aktivatoren zusammen – ein schnell wirkender und ein ausdauernder. Das Ergebnis ist ein Benetzungsverhalten, das halogenfreie Pasten bisher nicht erreicht haben, bei ROL0-Reinheit und mit demselben Lötprofil wie eine halogenaktivierte Paste. Dazu kommen minimiertes Graping und eine verbesserte Koaleszenz auf kleinen Aperturen. Angekündigt wurde NH-GE auf der productronica 2023, der offizielle Produktlaunch folgte auf der Nepcon in Tokio.

Kontaktlos und schablonenlos

Beim Laser- und Induktionslöten wird die Energie schlagartig eingebracht. Die Paste muss die dosierte Menge exakt halten, sicher aufschmelzen und dabei eine zuverlässige Verbindung bilden – Bedingungen, für die eine klassische Reflow-Paste nicht ausgelegt ist. Almit führt dafür zwei Laser-Pasten: SSI-M halogenaktiviert und NH-MDL halogenfrei. Beide bieten stabile Dosiereigenschaften, eine einfache Kontrolle der Lötpastenmenge und zuverlässige Lötstellenverbindungen.

Beim Jet Printing entfällt die Schablone vollständig: Eine Piezo-Drucktechnologie schießt die Paste berührungslos in einzelnen Tropfen auf die Leiterplatte. Damit das hunderttausende Male gleich funktioniert, muss die Paste konstant und reproduzierbar aus dem Ejektor austreten. Almit führt dafür fünf eigene Jetting-Flussmittelsysteme mit 15 Prozent Flussmittelanteil und Korngrößen ab 5 µm. SDK(NH) ist die halogenfreie Top-Empfehlung und für Mycronic Jet Printing qualifiziert; NH-JLB deckt niedrigschmelzende SnBi-Legierungen ab 139 °C ab. Die Punktgröße reicht je nach Ejektor und Paste von 210 bis 640 µm.

Welche Legierung passt?

LFM-48 (SAC305, Sn-3.0Ag-0.5Cu, 217–220 °C) ist der Industriestandard – weltweit qualifiziert und universell einsetzbar. Für ihn sind die meisten Flussmittelsysteme freigegeben.

SJM-03 (Sn-0.3Ag-0.7Cu-2.0Bi, 210–225 °C) senkt den Silberanteil deutlich, ohne bei der Lötstellenfestigkeit nachzugeben, und reduziert damit die Materialkosten. LFM-90 (Sn-1.0Ag-0.7Cu, 217–224 °C) und LFM-86 (Sn-0.3Ag-0.7Cu) gehen denselben Weg.

SJM-40 (Sn-4.0Ag-2.0Bi-3.0Sb, 221–227 °C) steht am anderen Ende: hoher Silberanteil, sehr hohe Lötstellenfestigkeit.

LFM-65 (Sn-58.0Bi, 139 °C), LFM-89 (Sn-57.6Bi-0.4Ag, 139–168 °C) und LFM-78 (Sn-57.0Bi-1.0Ag) sind die niedrigschmelzenden Legierungen für temperaturempfindliche Baugruppen. LFM-65 ist eutektisch: Solidus und Liquidus fallen bei 139 °C zusammen, einen pastösen Bereich gibt es nicht.

LFM-57 (Sn-5.0Sb, 235–240 °C) und LFM-74 (Sn-10.0Sb, 246–258 °C) decken das obere Temperaturende ab. Alle vierzehn Legierungen mit Zusammensetzung und Schmelzbereich stehen in der Lötpaste-Klassifikation.

Welches Flussmittel passt?

Halogenfrei (L0): MR-NH für Anwendungen mit einer Area Ratio kleiner 0,6, NH (LVA) für weniger Lunker und bessere Druckbarkeit, NH (IMT), das sich wie eine L1-Paste verhält und auch nach langer Standzeit perfekt bleibt, sowie HF-A und NH(-MDL) für das Laser- und Induktionslöten.

Halogenaktiviert (L1): die GT-Serie für hohe Vorheiztemperaturen und ein perfektes Druckbild – darunter GT(R)-SR für Pin-in-Paste und THR –, die SUC-Serie für O₂-Reflow mit wenig Lunkern, PZV für niedrige Peak-Temperaturen, SSI-M fürs Laserlöten, INP für indiumbasierte und SBR für wismuthaltige Legierungen. TM-HP (O) (M1) steht für eine besonders lange Offenzeit.

Welche Korngröße?

Die Korngröße bestimmt, wie fein gedruckt oder dosiert werden kann. Im Schablonendruck führt Almit Type 4 mit 20–38 µm (W) und Type 5 mit 10–28 µm (U) – MR-NH ist in beiden Korngrößen verfügbar – sowie die gröbere Korngröße X mit 25–45 µm. Beim Jet Printing reicht das Spektrum bis 5–15 µm (G) hinunter; dort bestimmt die Korngröße zugleich, welches Ejektor-Modell eingesetzt wird.

Kurz beantwortet

Welche bleifreie Lötpaste eignet sich bei kleiner Area Ratio?
MR-NH. Sie ist für eine Area Ratio kleiner als 0,6 geeignet und in den dokumentierten Tests bis hinunter zu 0,43 kompatibel – dort, wo Standardpasten beim Auslösen aus der Schablone bereits versagen.

Gibt es eine halogenfreie Lötpaste ohne Einbußen bei der Benetzung?
NH-GE. Das Dual-Boost-Flussmittel kombiniert einen schnellen und einen ausdauernden Aktivator und lässt sich mit demselben Lötprofil fahren wie eine halogenaktivierte Paste – bei ROL0-Reinheit.

Welche Lötpaste eignet sich fürs Laserlöten?
SSI-M (halogenaktiviert) und NH-MDL (halogenfrei). Beide wurden speziell für kontaktloses Löten entwickelt und bieten stabile Dosiereigenschaften.

Welche Lötpaste eignet sich fürs Jet Printing?
Almit führt fünf Jetting-Flussmittelsysteme mit 15 Prozent Flussmittelanteil. SDK(NH) ist die halogenfreie Top-Empfehlung und für Mycronic Jet Printing qualifiziert.

Welche Legierung ist Standard bei bleifreier Lötpaste?
LFM-48, also SAC305 (Sn-3.0Ag-0.5Cu) mit einem Schmelzbereich von 217 bis 220 °C.

Welche bleifreie Lötpaste schmilzt am niedrigsten?
LFM-65 (Sn-58.0Bi) mit 139 °C. Sie ist eutektisch, Solidus und Liquidus fallen zusammen.

Sind die Lötpasten von Almit RoHS- und REACH-konform?
Die bleifreien Pasten sind zu 100 Prozent bleifrei und damit RoHS- und REACH-konform.

Beratung

Auftragsverfahren, Area Ratio, Reflow-Profil und Reinigungsanforderung bestimmen die Auswahl – im Schablonendruck genauso wie beim Reflowlöten. Sprechen Sie mit Ihrem Almit-Fachberater; wir haben für jede Anwendung die richtige Lösung.