Die richtige Lotlegierung für die richtige Anwendung – Teil 2

In unserem letzten Beitrag Die richtige Lotlegierung fur die richtige Anwendung haben wir über Niedrigtemperatur-Lotlegierungen im Allgemeinen gesprochen, darunter auch Legierungen mit Wismut- und Indiumanteil.

In diesem Beitrag fragen wir unseren Indium Market Manager, Jim Hisert eingehender über Indiumlegierungen.

Carol: Was sind die Hauptanwendungen von Indiumlot und warum wird Indium verwendet?

Jim: Indium wird häufig anstelle anderer Lotmaterialien für Anwendungen gewählt, bei denen es auf die einzigartigen Eigenschaften von Indium ankommt. Häufig läuft es auf eine Kombination von zwei oder mehr Eigenschaften hinaus. Ein gutes Beispiel ist die Verwendung von Indium zur Abdichtung kryogener Ausrüstungen. Indium wird aus den folgenden Gründen für diese Anwendung gewählt: 1) aufgrund seiner Weichheit und 2) aufgrund der Bewahrung seiner physikalischen Eigenschaften bei kryogenen Temperaturen. Eine weitere beliebte Verwendung von Indiumlot ist die Verbindung eines Halbleiterchips mit einem Deckel (Wärmespreizer). Als thermisches Interface-Material ist Indium: 1) weich genug, sich selbst während der Biegung bei Thermowechselbeanspruchung an die Montage anzupassen; und 2) besitzt eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit (86 W/mK). Wenn man beginnt, die einzigartigen Eigenschaften von Indium zu vereinen, zeichnen sich einige wirklich interessante Anwendungen ab.

Carol: Ist Indium für einige Anwendungen unerschwinglich teuer? 

Jim: Silber und Gold sind für bestimmte Anwendungen unerschwinglich teuer – aber das hält uns keinesfalls davon ab, diese Werkstoffe zu verwenden. Die Kosten jedes Montagematerials werden zur Senkung der Gesamtbetriebskosten und/oder der Bereitstellung kritischer Leistungsfaktoren getragen. Um auf eines der vorherigen Beispiele zurückzukommen, könnten natürlich kostengünstigere Lotlegierungen als thermisches Interface verwendet werden. Es wird jedoch Indium eingesetzt, da es die Wärme besser überträgt und die Lebensdauer des Produkts erhöht. In diesem Fall überwiegen die Vorteile der Nutzung von Indium bei Weitem dessen Kosten. In den Anwendungen – und das sind viele – in denen Indium derzeit eingesetzt wird, spielt es eine wichtige Rolle, die von anderen Materialien nicht so gut erfüllt werden kann. Indium-Zinnoxid (ITO) für Touchscreens und Flachbildschirme ist ein weiteres gutes Beispiel. Mehrmals jährlich stellen Erfinder alternative, transparente, leitfähige Oxidmaterialien vor, die sich bei den bestehenden ITO-Anwendungen jedoch nicht durchsetzen können, da sie einfach nicht an Indium-Zinnoxid herankommen. Die Ingenieure, die immer wieder ITO wählen, belegen dies.

Carol: In welchen Formen wird Indium angeboten? 

Jim: Indium steht in seiner reinen Form oder auch als Legierung in beinahe jeder Form zur Verfügung, die man sich vorstellen kann. Indium gibt es als Draht, Band, Folie, Barren, Kugeln, Schrot und Formteil wie beispielsweise Unterlegscheiben, Rechtecke, Scheiben, Rahmen und andere Sonderformen. Diese Formen werden im Allgemeinen nur von der Weichheit des Materials begrenzt. Wir haben festgestellt, dass sehr dünne (< 50 µm) und extrem filigrane Bauteile eventuell schwer zu bewältigen sind, auch wenn wir sie fertigen und effektiv verpacken können. Das Material ist so weich, dass lange, dünne Teile durchhängen, wenn sie nicht korrekt abgestützt werden.

Ich sollte ebenfalls erwähnen, dass Indium auch in zahlreichen Verbindungen zur Verfügung steht (darunter Indium-Zinnoxid, Indium-Trichlorid und Indium-Sulfid). Diese Formen werden häufig verwendet, um Indium für chemische Reaktionen oder die Abscheidung bereitzustellen. Anders ausgedrückt: Wenn Sie eine sehr dünne Indiumschicht benötigen und ein einzelnes Teil nur schwer zu handhaben ist, dann ist die direkte Abscheidung in die Anwendung eventuell die beste Lösung. Indium kann mittels physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung abgeschieden werden. Dünne Indiumschichten können durch Galvanisierung, Verdampfung, Sputtern oder chemisch (mit einem Vormaterial) aufgebracht werden.

Carol: Gibt es irgendwelche Einschränkungen des Anwendungsbereichs von Indium?

Jim: Indium ist ein schlechter Isolator, relativ weich und besitzt einen niedrigen Schmelzpunkt. Nachdem dies gesagt wurde, sollten Sie jedoch beachten, dass ich Indium liebe – daher sehe ich alle Aspekte der physikalischen Eigenschaften von Indium als wertvoll an: 1) Indium ist fantastisch, um Isolatormaterialien zu verbinden, beispielsweise Keramik und andere nicht metallische Werkstoffe, 2) es kann mit anderen Elementen kombiniert werden, um härtere Materialien zu erzeugen und 3) es kann zur Herstellung von Hartlöt-Legierungen mit höheren Temperaturen verwendet werden. Falls Sie Fragen über die Eigenschaften von Indium oder dessen Eignung für eine bestimmte Anwendung haben, empfehle ich Ihnen, sich an unser Team von Ingenieuren zu wenden, die Sie bei der Bestimmung unterstützen können, ob ein Indiumprodukt für Ihre Anwendung richtig ist: AskUs@Indium.com.