Einfluss eines abnormalen (CuNi)6Sn5 / (NiCu)3Sn4-Schichtwachtsums auf die Robustheit von bleifreien Zinn-Silber-Basis-Lotstellen bei Temperaturen oberhalb von 175 °C

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Die Anforderungen an die thermische Belastbarkeit von Lötstellen wächst stetig. Wachsende Leistungsdichten in der Leistungselektronik und veränderte Randbedingungen im Einsatz, werden in naher Zukunft zu Einsatztemperaturen oberhalb 175 °C führen. Der Einfluss dieser Veränderungen auf die Zuverlässigkeit ist noch nicht im Detail untersucht und verstanden. Deswegen wurden erste Untersuchungen des Alterungsverhaltens von bleifreien zinnbasierten Weichloten an dem Modellsystem des Chipwiderstands der Baugröße 1206 gelötet auf eine Leiterplatte durchgeführt. Ein neuartiges Phänomen wurde im Temperaturbereich zwischen 175 °C und 200 °C nachgewiesen: abnormales Schichtwachstum einer (CuNi)6Sn5-Phase, die sich in eine (CuNi)3Sn4- und (CuNi)6Sn5-Phase umwandelt. Eine Ni3Sn4 Phase bildet sich bereits während des Lötens auf der Oberseite des Chipwiderstands, die nicht durch das flüssige Lot benetz wird. Diese ist der Reaktionskeim für die folgende Phasenumwandlung. Die doppelintermetallische Schicht wächst von oben in Richtung des Leiterplattenanschlusses. Nachdem sie diesen erreicht hat, wächst sie senkrecht zu der Grenzfläche. In der untersuchten Geometrie des Chipwiderstand Typ 1206 hat dies keinen signifikanten Einfluss auf die Robustheit der Lötstelle im angewendeten Robustheitsversuch.