Eigenschaften bleifreier Lote

Mit 1. Juli 2006 wird Blei als Bestandteil in Loten aufgrund seiner Schädlichkeit für die Umwelt und auch für die Gesundheit, verboten werden. Als Ersatz wurde von den meisten Firmen die Sn-(2-4)Ag-(0.5-2.3)Cu (SAC) Legierung gewählt. Dieses Material hat einen Schmelzpunkt von 217C, der allerdings viel höher ist, als der der 63Sn-37Pb Legierung von 183C. Das führt zu einer höheren Belastung der Leiterplatten, auf die das Lot aufgebracht wird. Zusätzlich muss angemerkt werden, dass die Giftigkeit von Silber nicht vollständig geklärt ist und dass das SAC Lot nicht für alle Anwendungen geeignet ist. Dadurch ist es unbedingt notwendig dieses Problem rasch zu lösen und andere Materialien zu finden, die als bleifreie Lote verwendet werden können. In diesem Forschungsprojekt sollen verschiedene Eigenschaften ausgewählter ternärer Legierungen untersucht werden. Das Benetzungsverhalten der ternären Cu-In-Sn Verbindung mit einem Kupferanteil von 5 at.% auf einem Kupfersubstrat wurde, genau wie das Scherverhalten, schon vorher untersucht allerdings in makroskopischer Dimension. Messungen des Benetzungswinkels von Verbindungen mit einem höheren Kupferanteil sollen jetzt durchgeführt werden. Während dieses Projektes werden die thermomechanischen Eigenschaften dieses ternären Systems nicht nur in dem Bereich mit wenig Kupfer, sondern auch im Kupfer reicherem Bereich untersucht. Besondere Aufmerksamkeit wird auf die Analyse der Bruchstellen in Hinblick auf die Art und die Dicke der intermetallischen Komponenten gerichtet sein. Die Untersuchungen werden mittels SEM (Scanning Electron Microscopy) durchgeführt werden. Die Oberflächenspannung der ternären Systeme Ag-Sn-Zn, Al-Sn-Zn und Ag-Bi-Sn soll ebenfalls untersucht werden. Diese Größe wurde an unserem Institut berechnet und mit den experimentellen Daten ist es möglich, die Qualität der berechneten Daten zu bestimmen. Des Weiteren ergibt sich die Möglichkeit, die Gleichungen für die Berechnung zu verbessern. Zusätzlich sollen die thermodynamischen Eigenschaften der ternären Systeme Pd-Sn-Zn und Ag-Au-Sn mittels EMK Messungen und mittels Kalorimetrie bestimmt werden. 3.5Ag-Sn und 91Sn-9Zn werden schon als bleifreie Lote benutzt und ihre Reaktionen mit unterschiedlichen Substratmaterialien wir Pd und Au sind von großem Interesse. Die Zusammensetzung aller hergestellter Proben wird mittels Röntgenstrukturanalyse bestimmt und die Messungen der Schmelzpunkte wird entweder mit DSC (Differential Scanning Calorimetry) oder DTA (Differential Thermal Analysis) durchgeführt, abhängig von der Art der Probe.

Die thermodynamischen Eigenschaften verschiedener Lötmaterialien wurden untersucht, genauso wie das Benetzungsverhalten, die Oberflächenspannung und die Stabilität der Lot/Substratverbindung. Ebenso wurde die Nahordnung im flüssigen As-Se System mittels Synchrotronstrahlung untersucht. Zusätzlich wurden thermodynamische Eigenschaften der Systeme Ag-Au-Sn und Ag-Bi-Sn durchgeführt.