Au/Sn – unterschiedliche Lotformen

In vorherigen Beiträgen (eins, zwei , drei) haben wir die vorteilhaften Eigenschaften von 80Au/Sn und die Art und Weise betrachtet, wie Oberflächenausführungen zwecks Wechselwirkung mit der Legierung ausgewählt werden. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Herstellungsformen.

Au/Sn ist in jeder Form erhältlich, die man von herkömmlichen Lotlegierungen erwarten kann. Also als Lotformteil, Band, Draht und Pulver (normalerweise für Lotpasten).

Die Fertigungskompetenz in Bezug auf Au/Sn-Lote ist bei der Lieferantenauswahl ein wichtiger Punkt. Die Fähigkeit von Au/Sn, sich sowohl als Hartlot als auch als Weichlot zu verhalten, kann bei der Fertigung herausfordernd sein. Wie wir bereits in unserem zweiten Beitrag (physikalische Eigenschaften) gesehen haben, besitzt die Legierung eine Zugfestigkeit, die ca. das Zehnfache normaler Legierungen beträgt. Somit ist sie entsprechend härter und schwieriger zu verarbeiten. Und zwar so hart, dass nicht alle Weichlothersteller diese Legierung verarbeiten können. Umgekehrt bedeutet die Härte, dass die Legierung unter Anwendung von Sorgfalt und Präzision mit außergewöhnlich dünnen Querschnitten hergestellt werden kann.

Die Fertigung von Formteilen bringt ähnliche Herausforderungen, aber auch hier erlaubt die Härte und Festigkeit der Legierung Formen, die mit weicheren Legierungen in den entsprechenden Dicken nicht zu handhaben sind. Die Härte der Legierung kann sowohl vorteilhaft als auch hinderlich sein. Wir werden diesen Aspekt bei der Erläuterung der Verarbeitung näher betrachten.

Einige wenige Anbieter stellen Draht her, von denen wiederum nur einige wenige in der Lage sind, Draht mit sehr kleinen Durchmessern herzustellen. 80Au/Sn-Fülldraht ist dagegen in keiner Größe möglich. Bei Bedarf muss das Flussmittel zum Zeitpunkt der Verwendung hinzugefügt werden.

Welches Flussmittel? Dies muss ebenfalls geprüft werden, wenn die Möglichkeit von Lotpasten in Betracht gezogen wird. In meinem ersten Beitrag zu diesem Thema haben wir gesehen, dass 80Au/Sn entweder als Niedrigtemperatur-Hartlot oder als Hochtemperatur-Weichlot angesehen werden kann und dass Hartlotflussmittel sich von Weichlotflussmitteln unterscheiden.

Angesichts der höheren Prozesstemperaturen von Au/Sn sind die Berücksichtigungen bezüglich des Flussmittels im Vergleich zu Standardflussmitteln komplexer. Die meisten organischen Verbindungen werden bei ca. 300 °C thermisch abgebaut, einige verkohlen sogar. Das gilt beispielsweise für (natürliches) Kolophonium und eine große Zahl der verfügbaren Aktivatoren in Standardflussmitteln. Daher muss die Flussmitteltechnologie im Fall von Au/Sn spezielle hitzestabile Kolophonium-Sorten/Harze/wasserlösliche organische Säure-Flussmittel einbeziehen. Die Reinigung nach dem Löten kann ebenfalls problematisch sein, falls Reinigungsverfahren und -parameter nicht optimal sind. In der Praxis wird Au/Sn normalerweise nur mit Flussmitteln in Lotpasten verwendet, wenn die normalen Prozessvorteile der Lotpaste die möglichen Schwierigkeiten in Bezug auf die eingeschränkte Flussmittelwahl und Reinigungsprobleme aufwiegen. Bei massiven Formen, Formteilen, Bändern usw. wird Au/Sn flussmittelfrei in einer kontrollierten Umgebung unter Schutzgas gelötet.

Im nächsten Beitrag untersuchen wir den Reflow und dessen Auswirkungen auf die Produktspezifikationen.