Elektronische Bauteile sicher gelötet

W. C. Heraeus, Hanau

Löten ist mittlerweile hightech, denn die Anforderungen an hochempfindliche elektronische Bauteile steigen genauso schnell wie die Miniaturisierung zunimmt. So müssen diese neben der elektronischen Sicherheit auch erhöhten Beanspruchungen Stand halten. Deshalb kommt der Lotverbindung verstärkte Aufmerksamkeit zu.

Damit die sicheren, mechanischen und elektrischen Eigenschaften einer Lotverbindung zum Tragen kommen, müssen die Lote die zu verbindenden Teile beim Fügevorgang vollständig und schnell benetzen. Gerade bei schwer zu benetzenden Oberflächen wie Nickel, aber auch Kupfer und Zinn, ist eine gute Benetzungsfähigkeit der Lote entscheidend für die sichere mechanische sowie elektrische Verbindung und eine Frage der Qualität.

Bei bestimmten, aktiven Bauteilen verwendet man zunehmend hauchdünne Nickel-Gold (NiAu), Nickel-Palladium-Gold (NiPdAu) oder auch Nickel-Palladium (NiPd) Beschichtun- gen. Diese Schichten sind aufgrund ihres kostspieligen Edelmetallgehalts entsprechend dünn ausgeführt, oft ist es deutlich weni- ger als ein Mikrometer! Die extrem dünnen Edelmetallschichten weisen eine gewisse Porosität auf, was dazu führt, dass an diesen Stellen (Poren) direkt auf den oxidierten Nickel-Flächen gelötet wird – aus diesem Grund ist hier eine hervorragende Benetzungsfähigkeit gefragt.

Die Lotpasten, Lotdrähte und Reparatur-Flussmittel der SolderPro-Pastenserie stellen nicht nur eine sehr gute Benetzungsfähigkeit sicher, sondern haben auch eine gemeinsame Flussmittelbasis.

Der grundsätzliche Materialschicht-Aufbau von Kontaktbeinchen an diversen aktiven Bauteilen ist: Kupferschicht, dann die Sperrschicht (meist Nickel) und abschließend, bei aktiven Bauteilen, eine hauchdünne Flash-Schicht, entweder aus NiAu, NiPdAu oder NiPd. Diese oberste Schicht dient als Korrosionsschutz und ist, wie erwähnt, aufgrund ihres Edelmetallgehalts dementsprechend dünn ausgelegt. Die Nickel-Sperrschicht findet verstärkt Anwendung bei Chip-Bauteilen unterhalb der Sn-Schicht, um die Zinn-Whiskerbildung zu minimieren.

Bei diesen Chip-Widerständen und Kondensatoren gibt es ebenfalls eine gewisse Porosität in der Sn-Schicht. Dies bedeutet, dass auch hier spotweise auf der oxidierten Nickel-Schicht gelötet wird. Der Einsatz der Produkte aus der Pastenserie des Edelmetall- und Technologiekonzerns ermöglicht auch bei diesen Anwendungen gute Lötergebnisse und vermeidet bzw. minimiert die Fehler, die aufgrund schlechter Benetzung auftreten.

Die Pastenserie besteht aus einer Lotpaste zum Drucken, einer zum Dispensen und einem Flussmittel fürs Rework sowie dem Lotdraht.

Das Besondere der Serie ist, neben der sehr guten Benetzungsfähigkeit, die identische Flussmittelbasis bei allen Produkten. Dadurch kann es bei verschiedenen Arbeitsschritten oder Anwendungen nicht zu unerwünschten chemischen Reaktionen kommen. Verwendet man so zum Beispiel beim Rework Pasten zum Drucken und möchte an anderer Stelle des selben Bauteils Dispensen, kann es hinsichtlich der Flussmittelchemie nicht zu Komplikationen kommen – die Basis ist wie erwähnt bei allen Pasten die gleiche.

Heraeus ist übrigens einer der Hersteller, der neben den Pasten auch die Lotpulver selbst produziert, und das gleich an zwei Standorten: Europa und Asien. Die Kompetenz des Edelmetall- und Technologiekonzern zeigt sich auch in den hergestellten Pulvertypen: Sie reichen von Typ 2 bis zu Typ 8 bzw. sogar 9. Durch dieses Know-how konnten die Ingenieure und Techniker das Pastensystem weiter entwickeln, ausgiebig testen und gelangte so zu den entsprechenden Eigenschaften. Dadurch lassen sich auch zukünftige Materialien vollständig und schnell benetzen sowie sicher verbinden.