Loodvrije soldeertin en kwaliteit van producten

[ByteDelight]

Ik ben sinds ik voor mezelf werk, nu verplicht om ROHS compliant te zijn en CE logo's te gaan toevoegen aan de producten die ik produceer.
De regelgeving is daar duidelijk over (Rijksoverheid).

Nu ben ik dit bij mijn klanten aan het aankondigen - niet dat ik hun goedkeuring nodig heb, maar ik vind het positief dat ik dit soort regelgeving in mijn bedrijf toe ga passen en wil dat delen.

Maar sommigen beginnen te klagen over de kwaliteit en levensduur van producten met loodvrije soldeertin.
Één persoon in Tsjechië vertelde me dat hij al veel apparatuur heeft gerepareerd dat problemen had door het gebruik van loodvrije soldeertin bij productie.
Die apparatuur is gemiddeld nog geen 10 jaar oud.

Daarnaast vertelde hij dat een ondernemer in Tsjechië niet verplicht is loodvrije soldeertin te gebruiken voor productie.
Dat is volgens mij onzin, alle producenten in de EU zijn het verplicht.

Maar mijn hamvraag is: is de kwaliteit van loodvrije soldeertin 'zo slecht' dat producten er het binnen 10 jaar mee ophouden?
Ik lees hier en daar dat 'tin whiskers' optreden, vaak pas na jaren, waardoor producten stoppen met functioneren - iets dat juist door de toevoeging van lood opgelost werd.

Zou de kwaliteit van loodvrije soldeertin mogelijk inmiddels vooruit gegaan zijn?
Of zou het gebruik ervan inderdaad bijdragen aan de consumptiemaatschappij en zijn mijn producten over enkele jaren dan niet meer bruikbaar?

Heeft iemand hier serieuze ervaring mee?
En dus niet gebaseerd op frustratie, zoals dat loodvrije soldeertin lastiger in gebruik is.

[memphis]

Ik zit net bij een bedrijf dat alleen maar loodvrij gebruikt wat voor mij nieuw is daar ik altijd met lood heb gesoldeerd. Ik vind het niets maar het moet nu eenmaal. Er zouden meerdere samenstellingen zijn aan loodvrij soldeer, het solderen zelf gaat beter met een goede flux en volgens IPC moet je dus ook zeker zijn dat de flux samenwerkt met je soldeer.

[SA007]

'tin whiskers' is vooral een probleem bij pure tin, de meeste legeringen waaronder degene voor modern loodvrij werken hebben het probleem nauwelijks.

Het grote probleem met loodvrij is 'gebrek aan ervaring' omdat het overgangstraject erdoor geforceerd is.
In het begin waren er best flinke problemen, zo moet voor loodvrij de soldeertemp meestal hoger, waar je met componentkeuze rekening mee moet houden.

Denk wel dat de voornaamste schreeuw 'loodvrij geeft onbetrouwbare producten' komt omdat de verplichting naar loodvrij samenvalt met een mix van 'planned obsolescence' om producten een korte levensduur te geven dat ze sneller vervangen worden, een een verschuiving naar goedkopere productiebedrijven die broddelwerk leveren.

Merk zelf wel enorme verschillen in de kwaliteit van loodvrij soldeer, ik heb verschillende soorten gehad en sommige rolletjes zijn het nieteens waard om te proberen en sommige merk je nauwelijks verschil tussen loodsoldeer.
Momenteel soldeer ik met Stannol 713, welke ik erg fijn vind werken, maar is wel duur spul.

Dingen om rekening mee te houden in mijn ogen:
- Zorg dat je componenten RoHS verwerkt kunnen worden (temperaturen, en surface finish van producten).
- Controleer je flux, of het clean/no clean is, en maak ook schoon als dat nodig is, loodvrij flux is stukken agressiever dan loodhoudende flux.
- En natuurlijk, neem je soldeer en printplaatmateriaal mee in je keuzes voor omgevingsfactoren (temperatuursverschillen etc), met lood waren die parameters allemaal wat ruimer.

Houdt er ook rekening mee dat RoHS lood neit verbied, maar er een maximum aan stelt op basis van het gewicht van het product, als je componenten hebt die niet loodvrij zijn is heir een mouw aan te passen.

[Puch-Maxi]

Mijn eigen (beperkte) hobbymatige ervaring met loodvrij is dat het lastiger is om te verwerken, vooral als je altijd met 60/40 hebt gewerkt. De temperatuur moet omhoog, anders krijg je last van koude verbindingen of het vloeit niet mooi. Het is ook een kwestie van gewenning. Ik merk nu al dat loodhoudende soldeertin (ik gebruik Stannol HS10 60/40 0.7mm) steeds slechter te verkrijgen is, het gaat er op den duur helemaal uit.

[ByteDelight]

Thanks SA007, Puch-Maxi en mephis!

Ik heb inderdaad ook sterk de indruk dat er een flink vooroordeel kleeft aan loodvrij solderen, ingegeven door de politieke druk en misschien inderdaad ook door de mogelijk kunstmatige verkorte levensduur van producten, wellicht vanuit bedrijfsstrategische overwegingen.

Mijn producten zouden met loodhoudende soldeertin ongeveer 5% lood bevatten (gewicht), wat dus veel meer is dan de toegestane 0.1% (Rijksoverheid info).

Ik heb net een rol Stannol HF32 (Sn99Cu1) ontvangen, en die stinkt niet en droogt niet helemaal dof op zoals bij sommige andere loodvrije soldeertin.
Ik betwijfel echt of de levensduur korter is.

Daarnaast heb ik een nieuwe temperature-controlled soldeerstation besteld (komt morgen binnen en kosten vallen erg mee tegenwoordig) omdat mijn oude Weller TCP-S het niet goed kan met z'n vaste temperatuur.
Ik heb al eens een hogere temperatuur tip voor die TCP-S besteld, maar die brandde erg snel op.

Ook heb ik Stannol een mail gestuurd met vraag naar hun ervaring.
Maar het antwoord is niet erg diepgaand:



Ik vraag me dus af of de toevoeging van bijvoorbeeld zilver een soorgelijk positief effect als lood heeft.

Anyhow, ik ga ermee aan de slag, en zal wat onderbouwd tegengas geven tegen niet-onderbouwd geklaag.

Heb overigens ook loodvrije soldeerpasta besteld voor m'n pick en place machine.
Hier een foto van de soldeerhoek van m'n werkplek thuis:

[ Voor 15% gewijzigd door ByteDelight op 03-04-2019 15:39 ]

[SA007]

Toevoegen van zilver verlaagd ook de smelttemperatuur, Mijn rolletje stannol, waar blijkbaar naast 713 ook HS10 op staat, weet niet wat nu eigenlijk het type is heeft 4% zilver, 1% koper en heeft een best lage smelttemperatuur.

Ik heb zelf nooit de weller TCP serie begrepen, ok, voor routinematig fabriekswerk snap ik het voordeel van een vaste temperatuur (daarom zijn er ook soldeerbouten met een slot op de temp regeling) maar voor wisselend werk is een regelbare bout zo'n groot verschil.
Ook al heb ik een erg hippe 130W JBC, ik stel regelmatig de temp lager of hoger afhankelijk van mijn werk.

[Puch-Maxi]

@SA007 HS10 is het type flux Wel grappig dat wij allemaal Stannol gebruiken .
https://www.stannol.de/fi.../TDB_ME_ECOLOY_TSC_EN.pdf
https://www.stannol.de/fi..._TDB/D/TDB_LD_HS10_EN.pdf

[ Voor 65% gewijzigd door Puch-Maxi op 03-04-2019 16:10 ]

[ByteDelight]

Puch-Maxi schreef op woensdag 3 april 2019 @ 16:07:
@SA007 HS10 is het type flux Wel grappig dat wij allemaal Stannol gebruiken .
https://www.stannol.de/fi.../TDB_ME_ECOLOY_TSC_EN.pdf
https://www.stannol.de/fi..._TDB/D/TDB_LD_HS10_EN.pdf

Oh, dat wist ik dan weer niet
Omdat het er met zulke dikke letters op staat, dacht ik altijd dat het een aanduiding van het type soldeertin moest zijn, maar het verwarde me al dat er verschillende legeringen met bijvoorbeeld 'HF32' aangeduid werden.

HS10 is dus de variant met halogeen, HF32 halogeen vrij.

Sn60Pb39Cu1 met HF32 en HS10 heb ik altijd gebruikt, en nooit iets over te klagen gehad.
Nu dus Sn99Cu1 met HF32.

Hoe dan ook, helaas nog geen harde bewijzen voor of tegen het 'tin-whisker' of 'degrading solder contact quality' verhaal gevonden.
Nogmaals blijft de vraag of dat nodig is, omdat het wellicht vooral vooroordelen en napraten betreft.

[ Voor 11% gewijzigd door ByteDelight op 03-04-2019 16:38 ]

[Anoniem: 1218218]

Even reageren hierop, zeer goede vraag, het antwoord is subtiel.

Om meteen een misverstand de wereld uit te helpen: tot op vandaag bestaat er geen perfect alternatief voor loodsoldeer als het over betrouwbaarheid/tinharen gaat.

Lood mag je niet meer gebruiken, tenzij voor herstelling in specifieke oudere toestellen en exotische en kritische toepassingen zoals ruimtevaart en levensondersteunende medische apparatuur, militaire apparatuur, alsook bepaalde voertuig-onderdelen en dan nog. De lijst uitzonderingen is erg lang maar ook zeer gedetailleerd en vaak maar op enkele componenten van toepassing.

Goedkopere koper/tin-legeringen zijn inderdaad pure horror: barsten, tinharen, broos, slechte vloei, etc. Wordt gebruikt in Aziatische electro-rommel en speelgoed.

Maar, intussen zijn er legeringen die de betrouwbaarheid en andere eigenschappen zoals vloei en barstbestendigheid van loodlegeringen zeer dicht evenaren. Het beste alternatief werd door Fuji ontwikkeld en is gepatenteerd, en bestaat uit de toevoeging van nikkel en germanium om tinharen en breuken zeer sterk te vermijden. Felder heeft dit soldeer Sn100Ni+ sinds lange tijd in het gamma, en blijkbaar Stannol nu ook met Kristall 600 (enkel het tinsoldeer, niet zilver). Bij het solderen voelt het overigens bijna zoals loodsoldeer aan. Felder heeft echter ook nog het volledige gamma met zilversoldeer in NiGe uitvoeringen, Stannol blijkbaar niet. Zilver verhoogt de geleiding (bijv. voor hoogfrequente toepassing belangrijk) en maakt het soldeer ook harder (wat een voor- of nadeel kan zijn afhankelijk van de toepassing).

Je mag natuurlijk niet uit het oog verliezen dat soldeerdefecten slechts één soort defecten zijn. Er kan veel fout lopen, ook met loodsoldeer overigens. Bij het gebruik van deze geavanceerde legeringen is de kans groot dat het toestel uiteindelijk stuk zal gaan wegens een andere reden.

Als afronder kan je je overigens ook vragen stellen bij deze milieu-intiatieven. Tegenwoordig wordt veel electro gerecycleerd en (lood)soldeer herwonnen en bovendien komt men nu tot de vaststelling dat loodvrij soldeer wel eens meer zou kunnen vervuilen dan loodsoldeer. Waarom? Omdat loodvrij soldeer sneller blijkt te ontbinden en corroderen. Wanneer lood in de ondergrond terechtkomt heeft het de eigenschap er gewoon te blijven zitten. Lood lost niet op in water. Bovendien komt er sneller electro-schroot bij door meer defecten (uitval BGA chips etc. wegens tinharen of te hard soldeer), wat het probleem enkel erger maakt. Zoals vaak was het dus vooral weer een politieke keuze en een maat voor niks.

[MrMonkE]

Puch-Maxi schreef op woensdag 3 april 2019 @ 14:49:
Ik merk nu al dat loodhoudende soldeertin (ik gebruik Stannol HS10 60/40 0.7mm) steeds slechter te verkrijgen is, het gaat er op den duur helemaal uit.

Misschien een voorraadje inslaan, @Puch-Maxi .

Anoniem: 1218218 schreef op maandag 3 juni 2019 @ 12:49:

Lood mag je niet meer gebruiken, tenzij voor herstelling in specifieke oudere toestellen en exotische en kritische toepassingen zoals ruimtevaart en levensondersteunende medische apparatuur, militaire apparatuur, alsook bepaalde voertuig-onderdelen en dan nog. De lijst uitzonderingen is erg lang maar ook zeer gedetailleerd en vaak maar op enkele componenten van toepassing.

De lijst uitzonderingen (o.a. ruimtevaart en militairen ) geeft eigenlijk al aan dat het antwoord op de vraag "Is het minderwaardig aan het alternatief" met "Ja" moet worden beantwoord.

Is het trouwens om het milieu of om de mensen die solderen te beschermen?
Staat me iets bij van mad-hatters en (lood?) dampen die hersens beschadigen.

Verder een bittere pil dat je als producent door regelgeving een product moet gaan leveren dat inferieur is aan je huidige product. wth.

[ Voor 60% gewijzigd door MrMonkE op 03-06-2019 13:04 ]

[jeroen3]

ByteDelight schreef op dinsdag 2 april 2019 @ 16:38:
Daarnaast vertelde hij dat een ondernemer in Tsjechië niet verplicht is loodvrije soldeertin te gebruiken voor productie.
Dat is volgens mij onzin, alle producenten in de EU zijn het verplicht.

Je hoeft alleen aan RoHS en WEEE te voldoen als je een product op de europese markt brengt.
Verkoop je het product ergens anders, dan is het niet van toepassing. Maar dan hebben ze daar vast wel weer regeltjes.
Volgens mij is Tsjechië wel gewoon onderdeel van de vrije markt, dus die zijn niet uitgezonderd.

[Anoniem: 1218218]

De lijst uitzonderingen (o.a. ruimtevaart en militairen ) geeft eigenlijk al aan dat het antwoord op de vraag "Is het minderwaardig aan het alternatief" met "Ja" moet worden beantwoord.

Is het trouwens om het milieu of om de mensen die solderen te beschermen?
Staat me iets bij van mad-hatters en (lood?) dampen die hersens beschadigen.

Verder een bittere pil dat je als producent door regelgeving een product moet gaan leveren dat inferieur is aan je huidige product. wth.

Zie laatste paragraaf in mijn vorige post.

Dat met die looddampen is overigens volstrekte nonsens. Als je een kuur met looddampen wil, moet al een hele dag boven een loodbadje van 1000 graden C of hoger liggen snuiven. Bij soldeertemperaturen van 200-300 graden C is dit verwaarloosbaar. Wat wel erg schadelijk is bij langdurig werk, zijn de flux-dampen bij het solderen. Dit is in essentie verdampt zuur dat aan je longen vreet.

Ja, zo zijn er wel meer voorbeelden van domme regelgeving, ontsproten aan het alwetende brein van een handvol politici. Neem nu verfproducten zonder volatiele componenten. Op zich niet slecht, want menig schilder kreeg op latere leeftijd kanker. Maar het ging om het klimaat en de lucht, niet de schilders. En hoe is de toestand nu? Het luchtprobleem is een waterprobleem geworden, want iedereen spoelt nu rustig z'n acrylaat- en latexverfborstels (of sommigen hele potten) door de gootsteen, denkende dat het ecologisch okee is. Niets is minder waar, want muurverf is in feite plastiek in suspensie.

[SA007]

De reden voor de uitzondering voor medisch/militair is niet op basis van kwaliteit hoor...

Reden is veel basaler, er is weinig kennis/ervaring met loodvrij en als het leven van een persoon van een product afhangt wil je niet opeens overstappen op een procede waar niemand ervaring mee heeft.

Deze beperking is dus ook tijdelijk en ook medische apparatuur moet sinds 2011 loodvrij zijn.
Voor militair kan ik geen datum vinden, maar de grote onderdelenfabrikanten maken geen loodhoudende componenten meer dus 't wordt moeilijk niet-loodvrije apparatuur te maken.

[Anoniem: 1218218]

SA007 schreef op maandag 3 juni 2019 @ 20:06:
De reden voor de uitzondering voor medisch/militair is niet op basis van kwaliteit hoor...

Reden is veel basaler, er is weinig kennis/ervaring met loodvrij en als het leven van een persoon van een product afhangt wil je niet opeens overstappen op een procede waar niemand ervaring mee heeft.

Deze beperking is dus ook tijdelijk en ook medische apparatuur moet sinds 2011 loodvrij zijn.
Voor militair kan ik geen datum vinden, maar de grote onderdelenfabrikanten maken geen loodhoudende componenten meer dus 't wordt moeilijk niet-loodvrije apparatuur te maken.

Daar zou ik maar voorzichtig mee zijn. Zoals ik al schreef, er bestaat vandaag qua betrouwbaarheid geen enkel perfect alternatief voor loodsoldeer. Ervaring is er wel degelijk wereldwijd en al zeker binnen het militaire gebied. Men weet precies wat de gevolgen zijn van loodvrij soldeer. Militaire specificaties gaan zo ver dat zelfs de samenstelling van de gebruikte soldeerlegeringen voor alle electronica volledig individueel wordt bepaald.

Als je straaljagers maakt die 100 miljoen per stuk kosten en enkel gericht zijn op defensie, dan is milieuvriendelijk soldeer wel de laatste zorg vs. mogelijk risico op een crash door een tinhaar of soldeerbreuk. En die keuze is niet enkel gebaseerd op het niet willen aanpassen van procedures: er is een bewezen verhoogd risico met loodvrij soldeer, punt uit. Dus ja, het gaat uiteindelijk dus wel over kwaliteit voor sectoren waar zekerheid een absolute noodzaak is.

Dankzij de ontwikkeling van betere legeringen komen natuurlijk steeds meer toepassingen in het vizier waar men het risico herevalueert en dan aanvaardbaar vindt, zoals inderdaad externe medische apparatuur (geen implanteerbare!). Maar er zullen nog zeer lange tijd toepassingen blijven waar niet aan geraakt wordt, tenzij het perfecte alternief voor loodsoldeer gevonden wordt.

[Flake]

Het is niet alleen de soldeerlegering die een rol speelt richting betrouwbare elektronica, de automotive industry is niet vrijgesteld van RoHS en de gemiddelde nieuwe auto zit ook stampensvol met elektronica. Maatregelen die daar zijn genomen zijn pressfit connectors, een extreem temperatuurbereik voor de semiconductors en flexibele terminatie op MLCCs. Sindsdien zijn er geen klachten meer over de betrouwbaarheid van elektronica in auto's, dat was vroeger wel anders.

Loodvrije soldeer wordt ook wel vaak als boeman aangewezen. Beste voorbeeld, de eerste Xbox 360, gingen ook allemaal kapot en volgens de legende kwam dat door loodvrije soldeer. Die mechanische stress op het pcb door een slecht uitgelijnde behuizing, krankzinnig strakke klemmen achter de CPU/GPU en flinke warmteontwikkelingen zullen dan wel geen rol spelen.

Het is ook wel kul om te roepen dat loodvrije soldeer per definitie leidt tot een onbetrouwbaar product. De uiteindelijke applicatie bepaalt wat voor maatregelen er genomen moeten worden om te zorgen voor een betrouwbaar product, en producten voor gebruik binnenshuis op een vaste plek hebben niet veel extra maatregelen nodig. Als er sprake is van thermische/mechanische shock, vibraties en temperatuurschommelingen, dan wordt het ingewikkeld, al dan niet gecombineerd met vocht, UV, transients, etc. Ik verzet me daarom ook wel tegen de beter/slechter dan redeneringen die sommigen doen. Goud heeft in een aantal situaties ook betere eigenschappen dan staal, dat wil nog niet zeggen dat je alles in goud moet uitvoeren.

[ Voor 13% gewijzigd door Flake op 04-06-2019 08:59 ]

[memphis]

We merken hier dat ook soldeer met een hoger zilvergehalte wel wat beter soldeert en zilver zou ook meer sterkte brengen. Maar ja, het heeft zijn prijs....

[Anoniem: 1218218]

Flake schreef op dinsdag 4 juni 2019 @ 08:44:
Het is niet alleen de soldeerlegering die een rol speelt richting betrouwbare elektronica, de automotive industry is niet vrijgesteld van RoHS ...

Sorry maar dit klopt niet echt. Automotive valt niet onder RoHS maar onder de ELV Directive met specifieke uitzonderingen eigen aan de sector. Lood is er nog steeds toegestaan en wordt gebruikt in welbepaalde gevallen.

Het is ook wel kul om te roepen dat loodvrije soldeer per definitie leidt tot een onbetrouwbaar product. De uiteindelijke applicatie bepaalt wat voor maatregelen er genomen moeten worden om te zorgen voor een betrouwbaar product, en producten voor gebruik binnenshuis op een vaste plek hebben niet veel extra maatregelen nodig. Als er sprake is van thermische/mechanische shock, vibraties en temperatuurschommelingen, dan wordt het ingewikkeld, al dan niet gecombineerd met vocht, UV, transients, etc. Ik verzet me daarom ook wel tegen de beter/slechter dan redeneringen die sommigen doen. Goud heeft in een aantal situaties ook betere eigenschappen dan staal, dat wil nog niet zeggen dat je alles in goud moet uitvoeren.

Dat heb ik alvast niet gezegd en al zeker niet geroepen, zie vorige posts. Het uiteindelijke risco op een defect wordt bepaald door het geheel, en dat is inderdaad niet enkel de soldeerkeuze. Slechte engineering blijft slecht, ook met ideaal soldeer.

Als je echter enkel naar de soldeerlegeringen kijkt, blijf ik erbij dat er vandaag geen perfect alternatief bestaat voor loodsoldeer en ik daag je uit een studie te tonen die het tegendeel bewijst. Klassiek SnPb soldeer heeft voor algemeen gebruik een vrijwel ideale combinatie van thermische en mechanische eigenschappen, alsook een zeer sterke beperking van tinharen(lengte). Ook blijkt loodsoldeer voorspelbaarder te zijn qua defecten.

Betekent dit dat loodvrij geen goed alternatief is in tal van toepassingen? Uiteraard niet. Integendeel, voor vrijwel alle niet-kritisch gebruik bestaat er nu vandaag een adequaat alternatief. Maar pacemakers, ruimtesondes en straaljagers zijn geen stijkijzers, dus zullen er nog lange tijd toepassingen blijven bestaan waar met inachtname van het risico geen valabel alternatief bestaat.

Concreet zou ik durven stellen dat je vandaag voor algemeen kwalitatief gebruik beter geen zuivere SnCu of goedkope legeringen gebruikt. Ofwel SnCuAg met hoog zilvergehalte (> 3-4%) indien vibratie/schokbestendigheid niet zo'n probleem is, ofwel SnCu(Ag) met extra toevoeging van elementen zoals NiGe (zoals Felder Sn100Ni+ of Stannol SN100C). Ook zeer interessant blijkt SnCuAgMn soldeer (SACm), hetwelk dichter bij de combinatie van thermische en mechanische eigenschappen van loodsoldeer zou komen dan de klassieke loodvrije legeringen afzonderlijk.

Enkele links:

https://www.kester.com/Po...ver=2017-07-24-145900-637

http://publications.npl.co.uk/npl_web/pdf/mat2.pdf

https://www.sciencedirect...i/S0026271418302816#f0045

https://www.indium.com/solder-paste-and-powders/SACm

[bouwfraude]

In de bouwmarkten is loodhoudende soldeer al niet meer te krijgen. Ik soldeer heel weinig en het rolletje was bijna op en moest de zoektocht uitbreiden naar China https://nl.aliexpress.com/item/32774426766.html maar of het echt zo fijn soldeerde als vroeger...

[memphis]

2 jaar terug had ik bij de Conrad nog een flinke rol loodhoudend gehaald. Ik doe niets zakelijks dus zal het voorlopig bij loodhoudend houden.