Alterungsverhalten bleifreier Zinnbasislote im Temperaturbereich bis 200 °C

Abstract:
Die stetig steigenden Temperaturbelastbarkeitsanforderungen an Weichlotstellen verursachen neuartige Alterungsphänomene, deren Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit von Steuerungseinheiten in der Automobilindustrie nicht hinreichend beschrieben und verstanden sind. In der vorliegenden Arbeit werden deshalb erste Beobachtungen des Alterungsverhaltens verschiedener Zinnbasislötstellen im Temperaturbereich oberhalb 175 °C gezeigt und mögliche Ursachen der auftretenden Effekte diskutiert. Das hohe Temperaturregime führt zur Ausbildung neuer Mikrostrukturen und dem ungleichmäßig beschleunigten Wachstum intermetallischer Phasen bei gelöteten Chipwiderständen Typ CR1206. Legierungselemente wie Indium und Wismut beschleunigen lokal das Diffusionsverhalten durch die Bildung einer flüssigen bzw. teilflüssigen mehrkomponentigen Phase, wohingegen eine geringe Kupferkonzentration in grenzflächennahen Schichten die Ausbildung einer meniskusseitigen intermetallischen Schicht und einer schaumartigen Struktur im Meniskus signifikant reduzieren. Auf Basis thermodynamischer Ansätze lassen sich die beiden Phänomene auf unterschiedliche Ursachen zurückführen.