Gold-Zinn-Lotlegierung: Optionen bei Anwendungen und Legierungszusammensetzungen

Bei Anwendungen, die Gold-Zinn-Lote einsetzen, handelt es sich normalerweise um Struktur- oder Die-Attach-Anwendungen. Strukturanwendungen nutzen die hohe Festigkeit, den breiten Betriebstemperaturbereich und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Die-Attach-Anwendungen nutzen die überlegene Wärmeleitfähigkeit und Zuverlässigkeit der Legierung. Unter den üblichsten Anwendungen befinden sich die hermetische Verkappung von Gehäusen sowie Lid- und Header-Attach. Die-Attach-Anwendungen umfassen LEDs, Laserdioden, HF-Geräte und Leistungselektronik.

Die Metallisierung der Form wird überwiegend vom Hersteller der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) ausgewählt. Zu den üblichen Metallisierungen gehören Titan/Platin/Nickel mit einer schützenden Goldbeschichtung. Beim strukturellen Löten ist die üblichste Oberflächenausführung vergoldeter Nickel. In beiden Fällen löst sich die schützende Goldbeschichtung in das Au/Sn auf, wobei die Verbindung mit dem darunterliegenden Nickel/Platin hergestellt wird. Nickel/Platin wird aufgrund seiner langsamen Auflösungsrate selbst bei den mit 80Au/Sn verbundenen hohen Prozesstemperaturen ausgewählt.

Werfen Sie einen Blick auf das vereinfachte Phasendiagramm. Es zeigt, wie die Liquidustemperatur abhängig von der Zusammensetzung variiert. Sie können die Temperaturänderungen bei Abweichung vom Eutektikum (280 °C für 80Au/20Sn) sehen. Diese Änderung ist links bei steigendem Goldgehalt sehr schnell, bis eine Temperatur von mehr als 1000 °C bei 100 % Gold erreicht wird. Der Anstieg der Schmelztemperatur findet bei allen Lötverfahren mit intermetallischer Bildung statt. Sollte dieser Temperaturanstieg unerwünscht sein, kann er durch Auswahl einer Legierung mit einem geringeren Goldgehalt ausgeglichen werden. Alles zusätzliche, aus den Substraten aufgenommene Gold kann das Eutektikum von 80Au/20Sn, das bei 280 °C schmilzt, effektiv aufrechterhalten, indem die Bildung einer metallischen Verbindung mit einem höheren Schmelzpunkt reduziert wird. Aus diesem Grund wird Au/Sn normalerweise mit Zusammensetzungen von 79/21 und 78/22 geliefert.

Im nächsten Beitrag prüfen wir die unterschiedlichen Verfügbarkeiten dieser vielseitigen und einzigartigen Legierung. Sollten Sie bis dahin Fragen zum Gold-Zinn-Löten oder zu Gold-Zinn-Legierungen haben, wenden Sie sich bitte an einen meiner Kollegen unter techsupport@indium.com.