Das rückstandsarme plasmagestützte Reflow-Löten von SnAgCu-Loten – Besonderheit, Ergebnisse und potentielle Einsatzgebiete

Abstract:
Ziel der Untersuchungen war die Entwicklung einer Technologie zum rückstandsarmen, plasmagestützten Reflow-Löten von SnAgCu-Loten. Ausgehend von bereits bestehenden Erkenntnissen zum plasmagestützten Reflow-Löten, wurden die Untersuchungen auf die Verwendung von Sn3,0Ag0,5Cu-Loten und deren Benetzungsförderung mittels Plasmaaktivierung und –passivierung für verschiedene Montageoberflächen der Elektronikfertigung durchgeführt. Die Niederdruck-Plasmavorbehandlung mit gezielter Reinigung und Passivierung der Kontaktoberflächen dient dabei der Realisierung von besonders rückstandsarmen Reflow-Lötprozessen. Aufgrund der zunehmenden Integration von elektrischen, optischen und mikromechanischen Funktionen in die elektronischen Produkte stellt sich die Frage der jeweils optimalen Aufbau- und Verbindungstechnik immer wieder neu. Die konventionelle Reflow-Löttechnologie kann durch den Einsatz von nasschemischen Flussmitteln und deren verbleibende Rückstände nach dem Lötprozess zukünftig kaum alle Anforderungen erfüllen. Es ist zumindest unter Kosten-Nutzen-Aspekten schwer vorstellbar mit den gegenwärtigen Fertigungsmethoden eine Kompatibilität zwischen elektrischen, optischen und mikrosensorischen Funktionen im industriellen Maßstab zu erreichen. Das plasmagestützte Reflow-Löten bietet sich hier als besonders rückstandsarmes Lötverfahren an, das bei den erwähnten Anforderungen ein großes Einsatzpotential aufweist. Die praktischen Experimente wurden für das Lot Sn3,0Ag0,5Cu durchgeführt. Dieses ist nach heutigem Erkenntnisstand in der Elektronikfertigung als eines der zukünftig am häufigsten eingesetzten bleifreien Lote anzusehen. Der Nachweis der Wirkung der Plasmaaktivierung erfolgte auf verschiedenen Metallisierungen. Der Grad der Oberflächenaktivierung wurde nach der Plasmabehandlung, anhand deren Aufschmelzen bei 240 °C mittels des Benetzungswinkels (Kontaktwinkelmessung) sowie der Benetzungsfläche des Lotes bestimmt. Die optimalen Plasma-Parameter wurden folglich für die Prozesseinstellungen erreicht, die zu einem minimalem Benetzungswinkel und einer maximalen Benetzungsfläche der Lotformteile führten.