Die richtige Lotlegierung für die richtige Anwendung – Teil 3

Wir haben bisher Niedrigtemperatur-Lotlegierungen und speziell Indium besprochen. Jetzt ist es an der Zeit, einen genaueren Blick auf Hochtemperatur-Weichlot- und -Hartlotlegierungen zu werfen. Bernard Leavitt ist unser Produktspezialist für Hochtemperatur-Weichlot- und Hartlotlegierungen. Bernie erläutert nachstehend wichtige Feststellungen über die Zuverlässigkeit von Hochtemperaturlegierungen, die für hermetische Versiegelungen und Verbindungen eingesetzt werden.

„Wenn man an hohe Zuverlässigkeit denkt, denkt man normalerweise an Produkte mit einem sehr niedrigen Ausfallrisiko. Was unsere Gold- und Hartlotprodukte für hermetische Versiegelungen und Verbindungen betrifft, bedeutet Zuverlässigkeit jedoch viel mehr. Sie müssen außerdem dem Alltagsbetrieb standhalten, der extreme Bedingungen in rauen Umgebungen umfassen kann.

Produkte für die Luft- und Raumfahrt erfordern beispielsweise eine hohe Zuverlässigkeit.

Temperaturwechselbeanspruchungen innerhalb eines Bereichs von -170 ºC bis 123 ºC wirken sich auf Weltraumsatelliten aus, die sowohl dem direkten Sonnenlicht als auch dem kalten Weltraum im Schatten der Erde ausgesetzt sind. Weich- oder Hartlot muss dem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) des Grundmaterials widerstehen können. Hartlotlegierungen mit einem hohen Silberanteil schneiden in diesen Anwendungen sehr gut ab und neigen dazu, die Grundmaterialien zu überleben, mit denen sie verbunden sind.

Kriechwiderstand ist eine positive Eigenschaft von Goldlegierungen, die widerstandsfähig genug sind, ihre Form während der Temperaturwechsel- und mechanischen Beanspruchungen zu bewahren, bei denen andere Legierungen sich verformen, um Spannungen abzubauen. 80Au20Sn-Formteile sind ideal für leistungsstarke LED-Die-Attach-Anwendungen, bei denen das Lot einer schnellen Aufwärmung ausgesetzt und darauf ausgelegt ist, Wärme schnell abzugeben (was bei Abschaltung zu zusätzlichen Spannungen führt).

Verbindungsfestigkeit ist in diesen Fällen entscheidend, zu der einige Faktoren beitragen:

•    Eine Legierung muss eine gute Benetzbarkeit aufweisen, um die Voidbildung zu begrenzen und eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen. Die Optimierung aller möglichen Verbindungsoberflächen erhöht die Scherfestigkeit und reduziert potenzielle Leckwege.

•    Eine starke intermetallische Schicht ist die Stelle, an der das Weichlot-/Hartlotmaterial und das Grundmaterial eine neue Legierung bilden. Bei nickelbeschichteten Grundmaterialien ist normalerweise eine 1-2 µm starke intermetallische Schicht vorzuziehen. Die Stärke der intermetallischen Verbindung resultiert aus der Zeitdauer oberhalb der Liquidustemperatur während des Reflow-Vorgangs. Daher ist ein gutes Profil entscheidend.

Hier ist eine Liste mit einigen wichtigen hochzuverlässigen Weichlot- und Hartlotlegierungen, die die Indium Corporation anbietet:

• Indalloy®182    80Au20Sn

• Indalloy® 183   88Au12Ge

• Indalloy®193    72Ag28Cu

• Indalloy®207    99,99Ag

• Indalloy®200    99,99Au

Wenn Sie eine Anwendung haben und eine Empfehlung zur richtigen Legierung oder Unterstützung bei Ihrem Reflow-Prozess benötigen, wenden Sie sich an die Ingenieure des technischen Support-Teams der Indium Corporation, die praktische Erfahrungen besitzen und bei der Optimierung der Reflow-Profile und Fehlerbehebung helfen können. Wenden Sie sich einfach an mich, Bernard Leavitt (bleavitt@indium.com),wenn Sie zusätzliche Fragen haben oder an Literatur über diese Legierungen interessiert sind.“