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© Almit GmbH Elektronikproduktion | 25 Juli 2018

Mit Zinn und Verstand

Das Thema Nachhaltigkeit gewinnt auch in der industriellen Fertigung zunehmend an Bedeutung.
Insbesondere in der Elektronikbranche wird immer mehr Marktteilnehmern bewusst, dass nur nachhaltig hergestellte Betriebsmittel auf Dauer die Produktion aufrechterhalten und sogar ermöglichen werden. Gefragt sind zum Beispiel Legierungen, die möglichst wenig der knapper und teurer werdenden Metalle benötigen und dennoch sehr leistungsfÀhig sind.

Der Bedarf an Metallen zur Aufrechterhaltung unseres modernen Lebensstils ist enorm. Gerade fĂŒr die Herstellung vieler Hightech-GerĂ€te ist er drastisch angestiegen.

Gallium und Scandium zum Beispiel haben noch vor wenigen Jahrzehnten praktisch keine Rolle gespielt. Heute sind sie heiß begehrt, sodass ihre Ressourcen zur Neige gehen. Aber auch bei Platin, Silber, Zinn, Kupfer, Chrom und einigen anderen werden die relativ leicht abbaubaren VorrĂ€te knapp. Anders als fossile Brennstoffe werden Metalle nicht verbraucht. Sie ließen sich theoretisch recyceln und zurĂŒckgewinnen. Aber die Verfahren dazu sind sehr aufwendig und teuer und auch nicht unendlich wiederholbar.

Es ĂŒberrascht deshalb nicht, dass die Bundesagentur fĂŒr Geowissenschaften und Rohstoffe, die Deutsche Rohstoffagentur DERA, in einem aktuellen Forschungsbericht zu dem Ergebnis kommt, dass es bereits ab 2018 zu einer erheblichen Verknappung von Zinn kommen kann. Auch bei Silber spitzt sich die Lage zu. In einer Studie kommt das Fraunhofer-Institut fĂŒr System- und Innovationsforschung zu dem Ergebnis, dass die Silberressourcen nur noch etwa 29 Jahre ausreichen. Bei vielen anderen Metallen sieht die Situation nicht besser aus. Angesichts solcher Prognosen wird schnell klar, dass alle am Produktionsprozess Beteiligten dazu beitragen mĂŒssen, verantwortungsvoll und nachhaltig mit den Ressourcen der Erde umzugehen.

RoHS markiert einen Wendepunkt

In der Elektronikfertigung ist der Bedarf an Zinn seit der EinfĂŒhrung der EU-Richtlinien RoHS 1 von 2006 und RoHS 2 von 2011 deutlich gestiegen. RoHS steht fĂŒr „Restriction of Hazardous Substance“ und regelt den Umgang mit gefĂ€hrlichen Stoffen in ElektrogerĂ€ten und elektrischen Bauelementen. Insbesondere die Verwendung des frĂŒher in fast allen Legierungen ĂŒblichen, aber hochgiftigen Bleis wurde dadurch stark eingeschrĂ€nkt. Das hat unter anderem zur höheren Nachfrage nach Zinn gefĂŒhrt.

Das International Tin Research Institut (ITRI) hat ausgerechnet, dass etwa 52 Prozent des Zinns zur Herstellung von Lötzinn verwendet werden, insbesondere fĂŒr die Elektronikfertigung.

Auf alle diese Entwicklungen reagieren natĂŒrlich auch viele Hersteller und Lieferanten von Lötzinn. In der EuropĂ€ischen Union und vielen anderen LĂ€ndern der Welt dĂŒrfen bleihaltige Lötzinne heutzutage nur noch bei speziellen Anwendungen eingesetzt werden. In allen anderen FĂ€llen kommen RoHS-konforme Lötmittel zum Einsatz. Diese sind – anders als zunĂ€chst erwartet und befĂŒrchtet – oftmals sogar leistungsfĂ€higer und wirtschaftlicher als bleihaltige Legierungen. Die verĂ€nderten Marktanforderungen haben die Hersteller zu einem wahren Innovationsschub genutzt, von dem letztlich alle Beteiligten profitieren. Nicht zuletzt auch die Umwelt!

Innovative Lösungen mit Mikrolegierungen

Zu den erfolgreichsten Legierungen, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, gehört SnCuNi. Im Vergleich zu herkömmlichen bleifreien SAC-Lötmitteln zeichnen sich die SnCuNi Legierungen durch einen geringeren Kupferabtrag aus. Sie sind zudem sehr prozessstabil und auch ĂŒber einen langen Zeitraum zuverlĂ€ssig. Vor allem sind diese neuen Legierungen aber frei von Silber. Das hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen werden dadurch wertvolle Ressourcen geschont, zum anderen ist Silber ein teurer Rohstoff. Auf ihn zu verzichten, bedeutet also eine erhebliche Kostenersparnis. Nicht zuletzt deshalb gehen SchĂ€tzungen davon aus, dass der Weltmarktanteil von SnCuNi-Legierungen bereits bei weit ĂŒber zehn Prozent liegt.

Dieser Anteil wird wahrscheinlich weiter steigen, weil es den Herstellern gelungen ist, die SnCuNi-Legierungen durch Mikrolegierungen noch leistungsfĂ€higer zu machen. Auf diese Weise können sehr spezifische Anforderungen der Elektronikindustrie berĂŒcksichtigt werden. Ein gutes Beispiel dafĂŒr ist das neu entwickelte LFM-23 S. Es verfĂŒgt ĂŒber dieselben hervorragenden Eigenschaften einer herkömmlichen SnCuNi-Legierung, also hohe ProzessstabilitĂ€t und gute LangzeitzuverlĂ€ssigkeit. Durch die Zugabe einer Eisen/Gallium-Verbindung konnte jedoch erreicht werden, dass die Oxidation und der Eisenabtrag an der Lötspitze minimiert werden.

Intelligente Produkte als Win-Win-Win-Lösung

Bei Verwendung von LFM-23 S wird die Nutzbarkeit der Lötspitze um das 5-fache verlĂ€ngert. FĂŒr den Arbeitsprozess bringt das unmittelbare Vorteile, weil die Lötspitze prĂ€ziser und schneller arbeitet und seltener ausgetauscht werden muss. FĂŒr das Unternehmen sinken dadurch die Betriebskosten, was angesichts des oftmals hohen Konkurrenzdrucks ein erheblicher Vorteil sein kann. Nicht zuletzt profitiert die Umwelt davon, dass Rohstoffe eingespart und Ressourcen geschont werden.

LFM-23 S ist aber nur ein Beispiel dafĂŒr, wie alle Beteiligten von innovativen Lösungen profitieren. Auch durch die Produkte der SJM-Serie (Strong Joint Metal) konnte eine wesentliche Verbesserung der Arbeitsprozesse erreicht werden. Die bleifreien DrĂ€hte und Pasten weisen eine wesentlich höhere Festigkeit und LangzeitzuverlĂ€ssigkeit im Vergleich zu einer SAC 305 Standard-Legierung auf. Wir dĂŒrfen deshalb zuversichtlich sein, dass die Hersteller auch in Zukunft durch innovative Lösungen einerseits hochwertige Produkte zur VerfĂŒgung stellen, andererseits aber durch den verantwortungsvollen Umgang mit Ressourcen die Umwelt schonen.

Autor: Michael Mendel, GeschĂ€ftsfĂŒhrer von Almit Deutschland.
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