Umfassender Leitfaden zur bleifreien PCB-Assembly: Schritt-für-Schritt-Prozess

7. Juli 2020

Bleifreie PCB-Assembly bedeutet: Kein Blei in keiner Fertigungsphase. Traditionell wird Blei im Lötprozess verwendet – doch Blei ist giftig und gesundheitsschädlich. Die EU-RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) verbietet Blei in PCB-Assembly. Der Ersatz durch weniger toxische Substanzen ändert den Prozess geringfügig. Dieser Beitrag gibt Schritt-für-Schritt-Details zum bleifreien Assembly-Prozess.

Richtlinien für bleifreie PCB-Assembly

Der Prozess gliedert sich in Pre-Assembly (Vorfertigung) und Active Assembly (Aktive Bestückung).

Pre-Assembly-Schritte

Drei fundamentale Schritte legen das Fundament für fehlerfreie, präzise Assembly:

• Profiling: Prototypen-Prozess. Fertiger nutzt fertiges bleifreies PCB als Referenz (funktionsfähig, Dummy oder Non-Functional). Schablonen (Stencils) für Assembly werden durch Profiling erstellt. Bleifreie Designs werden mit Prototypen auf Assembly-Kompatibilität abgeglichen.
• Lötpasten-Inspektion (Solder Paste Inspection): Bleifreie Lötverbindungen wirken metallisch – anders als bleihaltig. Akribische Inspektion nötig. PCB-Profil & Lötpaste nach IPC-610D prüfen – sichert feste, solide bleifreie Lötverbindungen. Feuchtigkeitslevel testen (bleifreies Löten = höhere Feuchtigkeitsexposition).
• Bill of Material (BOM) & Komponentenanalyse: Kunde verifiziert BOM – alle Bauteile bleifrei? Bleifreie Komponenten sind feuchteempfindlich → Hersteller backt sie im Ofen. Nach Prerequisites: Aktive Assembly startet.

Active Assembly Schritte

Hier findet die eigentliche Bestückung statt:

• Schablonenplatzierung & Lötpastenauftrag: Bleifreie Schablone (aus Profiling) auf Board. Bleifreie Lötpaste auftragen – Standard: SAC305 (SnAgCu).
• Bauteilmontage (Component Mounting): Nach Pastenauftrag: Bauteile platzieren – manuell oder automatisiert (Pick & Place). Bauteile müssen BOM-verifiziert & gelabelt sein. Maschine/Operator nimmt gelabeltes Bauteil, platziert an Zielposition.
• Löten (Soldering): Bleifreies THT- oder manuelles Löten. Unabhängig vom Prozess (THT/SMT): Lötprozess muss bleifrei sein.
• Reflow-Ofen (Board Placement in Reflow Oven): RoHS-PCBs benötigen hohe Temperatur für gleichmäßiges Pastenschmelzen. PCB in Reflow-Ofen → Paste schmilzt. Abkühlung auf Raumtemperatur → Paste erstarrt, fixiert Bauteile.
• Test & Verpackung: Test nach IPC-600D. Lötverbindungen geprüft: Visuelle Inspektion → AOI → Röntgen. Physikalische & funktionelle Tests vor Verpackung.

Verpackung: Anti-ESD-Beutel (antistatisch) zwingend – schützt vor statischer Entladung während Transport.

Trotz Verständnis: Bleifreie Assembly erfordert Experten für Perfektion. Creative Hi-Tech – bleifreier PCB-Hersteller mit RoHS-konformen FR4-Materialien. Standards: IPC-A-600D, ANSI/J-STD-001 für bleifreie Fertigung.

Weiterführende Blog-Beiträge:

• 7-Schritte-Leitfaden: Richtigen PCB-Assembly-Hersteller wählen
• Wie funktioniert der PCB-Assembly-Prozess?