SAC-Lötlegierung benetzt gut, verteilt sich aber nicht gut

Donnerstag, 21. Juli 2011, von Dr. Ron Lasky [Biographie ansehen]

Hallo Leute,

Ich habe häufig darauf hingewiesen, dass die schlechte Benetzungseigenschaften von SAC-Lot Fluch und Segen zugleich sind.  Es ist ein Fluch, wenn man versucht eine Durchgangsbohrung beim Wellenlöten zu befüllen, und es ist ein Segen, wenn man eng beieinander liegende Leitungsabstände montiert, wie im Bild unten zu sehen ist. Mike Fenner (Bild unten), ein Kollege und Freund bei der Indium Corporation, hat darauf hingewiesen, dass wenn ich, "SAC-Lot benetzt nicht gut", sage, ich eigentlich folgendes sagen sollte "es verteilt sich nicht gut". Hier ist seine Erklärung:

SAC ist anders als SN63 und ich denke, dass es hilfreich ist den Unterschied zu erläutern, indem man zwischen dem Benetzen und dem Verteilen ein wenig unterscheidet.

Die Art und Weise, wie Lote eine Oberfläche benetzen und sich auf ihr verteilen ist ein Gleichgewicht von rivalisierenden Kräften. Wir haben Oberflächenspannung, die bewirkt, dass das geschmolzene Lot zu einem Ball schrumpft, und wir haben Benetzungskräfte, die versuchen das Lot auf der Oberfläche zu verteilen. Die Benetzung ist ebenfalls die Reaktion des Lots, welches sich in der Oberfläche auflöst, um eine intermetallische Verbindung zu bilden. Diese intermetallische Verbindung ist für die Lötnaht entscheidend. Das Gleichgewicht ändert sich mit unterschiedlichen Legierungen, Oberflächen und Verfahren.

Die meisten Leute sind mit der Verhaltensweise von Zinn-Blei-Lot vertraut - und dies beeinflusst ihre Erwartungen. Das unterschiedliche Gleichgewicht in SAC bedeutet, dass das Lot bei gleicher Benetzung dazu neigt sich weniger zu verteilen, und man deshalb den Eindruck einer minderwertigeren Lötnaht erhält. Diesen Mangel an Verteilung bezeichnet man üblicherweise als 'schlechte Benetzung'.

Ich würde dies damit erklären, dass der "aktive Bestandteil"  in beiden Lotfamilien Zinn ist. SAC-Legierungen haben eine ~50% höhere Zinnkonzentration als die Sn63 Lötlegierung. Dadurch weisen sie eine höhere Oberflächenspannung auf, welche die Kontraktionskräfte (Verschmelzungskräfte) erhöhen. Andererseits löst sich das weniger verdünnte Zinn in SAC-Loten schneller in einer Oberfläche auf. Die endgültige SAC-Naht kann also eine gut ausgebildete intermetallische Verbindung haben, aber keine große Verbreitung. Diese Verhältnisse variieren je nach Oberflächenveredelungen, und selbstverständlich spielen die chemische Zusammensetzung des Flussmittels und Verfahrensbedingungen eine Rolle, aber dazu ein anderes Mal mehr. Indes hoffe ich, dass diese vereinfachte Erklärung hilft.

Vielen Dank Mike!

Bis bald!

Dr. Ron

Das Lotbild wurde mit freundlicher Genehmigung von Vahid Goudarzi von Motorola zur Verfügung gestellt.

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