DD158290A1 - SUPPLY MATERIAL FOR ELECTRICAL COMPONENTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Traegerwerkstoff fuer elektrische, elektronische Bauelemente, Kontakte und Anschlusselemente aus einer Aluminiumlegierung. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen Traegerwerkstoff fuer elektrische und elektronische Bauelemente, Kontakte und Anschlusselemente zu finden, der edelmetallfrei elektrisch und mechanisch stabile Verbindungen gewaehrleistet. Es wurde gefunden, dass Aluminiumlegierungen aus Al Zn Mg, Al Cu Si, Al Mg und hiervon besonders die Legierung Al Cu 4 Si 1 geeignet ist, diese Aufgabe zu loesen. Dieser Traegerwerkstoff kommt dabei unbeschichtet, ganzflaechig oder selektiv oder ganzflaechig und selektiv mit einem oder mehreren Metallen beschichtet zum Einsatz.The invention relates to a Traegerwerkstoff for electrical, electronic components, contacts and connecting elements made of an aluminum alloy. The aim and object of the invention is to find a Traegerwerkstoff for electrical and electronic components, contacts and connection elements, the precious metal free electrically and mechanically stable connections gewaehrleistet. It has been found that aluminum alloys of AlZnMg, AlCuSi, AlMg and, in particular, the alloy AlCu4Si1 are suitable for solving this problem. This Traegerwerkstoff comes here uncoated, ganzflaechig or selectively or ganzflaechig and selectively coated with one or more metals used.
Description
Y- Y-
Titel der Erfindung „Title of the invention "
"•'Trägerwerkstoff für elektrische Bauelemente "• 'Carrier material for electrical components
λ Anwendungsgebiet der Erfindungλ Field of the invention
Die Erfindung betrifft einen Trägerwerkstoff aus Aluminium, der insbesondere in der Elektronik und Elektrotechnik einsetzbar ist· The invention relates to a carrier material made of aluminum, which can be used in particular in electronics and electrical engineering.
Das Anwendungsgebiet bezieht sich auf Substratträger für elektronische Bauelemente, lösbare elektrische Kontakte und elektrische Anschlußelemente elektronischer Baugruppen bzw· Baueinheiten.The field of application relates to substrate carriers for electronic components, detachable electrical contacts and electrical connection elements of electronic assemblies or assemblies.
Charakteristik der bekannten technischen lösungen Die bisherigen Ausführungen von Trägerstreifen beziehen sich vorwiegend auf die Verwendung von Kupfer, Kupferlegierungen, Eisenlegierungen (DE - OS 2933440) sowie reine 15 Kontaktmetalle wie Silber, Gold, Palladium, Platin, Iridium, J Wickel usw· a.^s auch deren Verwendung als Oberflächenschichten auf Grundwerkstoffen (DE-OS 2738218; US-P 3931922). Allen diese Ausführungen, bezogen auf die genannten Werkstoffe, ist gemein, als daß ein hoher Edelmetalleinsatz erfolgt bzw· Defizitmetalle eingesetzt werden müssen. Dieser Sachverhalt war ein wesentlicher Grund dafür, daß international an edelraetaHärmen TrägerwerkstoffVarianten gearbeitet wird· Die dabei beschrittenen Hauptwege sind selektive Oberflächeiibeschichtungen von z· B. Eisenlegierungen mittels Gold, Silber, Platin, Rhodium, Nickel usw·Characteristic of the Known Technical Solutions The previous embodiments of carrier strips relate predominantly to the use of copper, copper alloys, iron alloys (DE - OS 2933440) as well as pure contact metals such as silver, gold, palladium, platinum, iridium, J wraps etc s also their use as surface layers on base materials (DE-OS 2738218, US-P 3931922). All these statements, based on the materials mentioned, is common, than that a high use of precious metals takes place or deficit metals must be used. This fact was a major reason for the fact that carrier materials are being used internationally on edelraetaHärmen · The main routes are selective surface coatings of, for example, iron alloys using gold, silver, platinum, rhodium, nickel, etc.
und der Einsatz von Verbundwerkstoffen (DE-AS 263 1904)· Neuerdings wird auch versucht, Kupfer-bzw. Eiselegierungen mit Reinaluminium bzw. Aluminiumlegierungen zu beschichten und als edelmetallfreies Verbundmaterial einzusetzen (DD-PS I3O6O7). All diese Bemühungen stellen jedoch nu r Teillösungen dar und sind mit grundsätzlichen Nachteilen behaftet. So sind alle angeführten Lösungen mit einem erheblichen fertigungstechnologischen Aufwand und damit hohen Kosten belastet. • ...,,Weitere Nachteile sind die unterschiedlichen Wärrneausehnungskoeffizienten der Schichten in Verbundanordnungen, die relativ geringe'Wärmeleitfähigkeit wie die unzureichende Korrosionsbeständigkeit derartiger Trägermaterialien. Weitere Bestrebungen, den Edelmetallanteil durch Verringerung der Abmessungen zu reduzieren, scheitern an konstruktivtechnologischen sowie funktioneilen Anforderungen der elektronischen/elektrotechnischen Bauelemente, Baueinheiten und Baugruppen sowie deren Verdrahtungsstruktur. Die Anwendung kaltpreßgeschweißter Verbundmaterialien hat den Nachteil, daß die Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizient des Unedelmetallgrundkörpers zur Edelmetallauflage zu Ausfällen der funktioneilen und Verbindungssystemen führen und die Zuverlässigkeit (technische) stark reduziert wird« (DD-PS 127784). Desweiteren sind die Schnittstellen derartiger Verbundmaterialien aufgrund der elektrochemischen Potentialunterschiede besonders korrosionsanfällig und damit fehlstellenbehaftet. Der Einsatz edelmetallärmerer Legierungen verlangt die Bereitstellung von Edelmetallen und entspricht daher nicht der gewünschten Störfreimachung vom Edelmetallmarkt.and the use of composite materials (DE-AS 263 1904) · Recently, attempts are also copper or. To coat ice alloys with pure aluminum or aluminum alloys and to use as precious metal-free composite material (DD-PS I3O6O7). However, all these efforts represent only partial solutions and are subject to fundamental disadvantages. So all solutions mentioned are burdened with a considerable manufacturing technology effort and thus high costs. • ... ,, Other disadvantages are the different coefficients of thermal expansion of the layers in composite arrangements, the relatively low thermal conductivity such as the insufficient corrosion resistance of such substrates. Further efforts to reduce the precious metal content by reducing the dimensions fail because of constructive technological and functional requirements of the electronic / electrical engineering components, assemblies and assemblies and their wiring structure. The use of cold-pressed welded composite materials has the disadvantage that the differences in the coefficient of thermal expansion of the base metal base body to precious metal support lead to failure of the functional and connection systems and the reliability (technical) is greatly reduced «(DD-PS 127784). Furthermore, the interfaces of such composite materials due to the electrochemical potential differences are particularly susceptible to corrosion and thus flawed. The use of low-alloy alloys requires the provision of precious metals and therefore does not correspond to the desired interference clearance from the precious metals market.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung i ist ein Trägerwerkstoff für elektronische Bauelemente, elektrische Kontakte und elektrische Anschlußelemente, der aus Aluminium besteht und in den mechanischen Eigenschaften der einsatzspezifischen Anschlußtechnologie angepaßt ist sowie eine elektrisch und mechanisch stabile Verbindung gewährleistet.Object of the invention i is a support material for electronic components, electrical contacts and electrical connection elements, which consists of aluminum and is adapted in the mechanical properties of the application-specific connection technology and ensures an electrically and mechanically stable connection.
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Der Einsatz eines edelmetallfreien und defizitme ta Härmen Trägergrundwerkstoffes aU3 Aluminium verfolgt das Ziel, der Schaffung einer edelmetallfreien Alternative, vor allem innerhalb der Elektrotechnik/Elektronik und der Erhöhung der Ökonomie bei der Fertigung elektronischer Bauelemente, elektrischer Kontakte und Verbindungen·The use of a precious metal-free and deficient metallurgy carrier base material aU3 aluminum pursues the goal of creating a precious metal-free alternative, especially within the electrical / electronics industry and increasing the economy in the manufacture of electronic components, electrical contacts and connections ·
.,,:>. Darlegung des Wesens der Erfindung . ,,:>. Explanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Trägerwerkstoff für elektrische Bauelemente, elektrische Kontakte und elektrisch* )10 ' .Anschlußelemente anzugeben, der aus einem entsprechend modi-) fizierbaren Aluminiumwerkstoff besteht, unbeschichtet, ganzflächig, selektiv oder ganzflächig und selektiv mit einem oder mehreren Metallen beschichtet zur Anwendung kommt, und eine edeliaetallfreie und defizitmetallarme Konzeption hinsichtlich vorstehender elektrotechnischer/elektronischer Baugruppen und Baueinheiten bietet.The object of the invention is to provide a carrier material for electrical components, electrical contacts and electrically * .Anschlusselemente, which consists of a correspondingly modifiable aluminum material, coated, uncoated, over the entire surface, selectively or over the entire surface and selectively with one or more metals is used, and an edeliaetallfreie and deficit metal poor conception of the above electrical / electronic assemblies and assemblies offers.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Trägerwerkstoff aus einer Al-Legierung wie Al Zn Mg, Al Cu £ Al Mg, insbesondere Al Cu 4 Si 1 besteht.According to the invention, the object is achieved in that the carrier material of an Al alloy such as Al Zn Mg, Al Cu £ Al Mg, in particular Al Cu 4 Si 1 consists.
Mit diesen legierungen sind selbst Anwendungsfälle in der mechanischen Anschlußtechnik erfaßt, wobei z.B. für die Wickelanschlußtechnik f.ür wickelgeeignete Anschlußeiemente -:,' Zugfestigkeitswerte von R_ =s 480 MPa notwendig sind.With these alloys, even applications in the mechanical connection technology are detected, e.g. for the winding connection technique f.Wickelgeeignete Anschlusseiemente - :, 'tensile strength values of R_ = s 480 MPa are necessary.
Für derartig extreme Anwendungsfalle ist von den genannten Legierungssystemen insbesondere die legierung AlCu4Si1 geeignet. Mit Hilfe vorstehender Trägerwerkstoffe lassen sich edelmetall- und defizitmetallintensive Trägerwerkstoffe (wi<For such an extreme case of application, in particular the alloy AlCu4Si1 is suitable of the named alloy systems. With the help of the above carrier materials, noble metal and deficit metal-intensive carrier materials (wi <
^0 z.B. Cu, SuSn6, CuBe2, Fe-Legierungen (z.B. PeNiCo) mit den Edelmetallschichten aus(z. B.Ag, "-Au, Pd, Pt usw.) völlig od< partiell einsparen. Heben den ökonomischen Veränderungen mit dem erfindungsgemäßen Trägerwerkstoff bietet die vorgeschlagene Lösung darüber hinaus bei Beibehaltung der Vorteile der Chipmontage in der bisherigen Technologie, die Drahtmontage sowohl hin-^ 0, for example, Cu, SuSn6, CuBe2, Fe alloys (eg PeNiCo) with the precious metal layers (eg. B.Ag, "-Au, Pd, Pt, etc.) completely od <partially saved. Lift the economic changes with the inventive Carrier material also offers the proposed solution, while retaining the advantages of chip mounting in the prior art, the wire assembly both hin-
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sichtlich der Metallisierung als auch des Bonddrahtes edelmetallfrei durchzuführen.visibly the metallization and the bonding wire free of noble metals.
Die erfindungsgemäße Lösung biet gegenüber den bekannten Lösungen vergleichbare Eigenschaften bezüglich:The solution according to the invention offers comparable properties with respect to the known solutions with regard to:
- der Realisierung der Geometrie bzw. Struktur des Trägerstreifens (stanzbar, ätzbar)realization of the geometry or structure of the carrier strip (stampable, etchable)
- der galvanischen oder schmelzmetallurgischen Beschichtung- the galvanic or melt metallurgical coating
- der Fügbarkeit der internen und externen Montage, wie ..,,· Schwallötbarkeit des trägerstreifens, Chipmontage (z#B. Kleben, Löte n) und Drahtmontage (z.B. US-Bonden, Thermosonic-Bonden)- the availability of the internal and external assembly such as .. ,, · Schwallötbarkeit of the carrier strip, chip mounting (for example, # gluing, Solder n) and wire assembly (eg US-bonding, thermosonic bonding)
- der Hermetisierung entsprechend den üblichen Verkappungstechnologien- Hermetization according to the usual capping technologies
Ausführungsbeispielembodiment
Die Substitution des herkömmlichen Trägermaterials in üblichen Bauelementetechnologien ist v/ie folgt möglich:Substitution of the conventional carrier material in conventional device technologies is possible as follows:
- Als Ausgangsmaterial wird AlCu4Si1-Halbzeug warmgewalzt verwendet,- The starting material used is AlCu4Si1 semi-finished hot-rolled,
- Die Strukturierung der Trägerstreifengeometrie erfolgt durch Stanzen zur Endgeometrie bzw. ätztechnisch (Chemiegraphie)The structuring of the carrier strip geometry is carried out by punching to the final geometry or by etching (chemical graphing)
- Die geforderte Schwallötbarkeit wird durch eine entsprechende Beschichtungstechnologie (3Jiekel und partiell Zinn) des Trägergrundwerkstoffes erreicht.- The required Schwallötbarkeit is achieved by a corresponding coating technology (3Jiekel and partial tin) of the carrier base material.
- Die Chipmontage auf den Trägerstreifen erfolgt wahlweise durch Kleben (Silberhaltiger Zweikomponentenkleber) oder durch Löten mit herkömmlichen oder automatischen Bondern- The chip assembly on the carrier strip is either by gluing (silver-containing two-component adhesive) or by soldering with conventional or automatic Bonder
- Die Drahtkontaktierung erfolgt wahlweise mit herkömmlichen Edelmetallisierungen und Thermosonic-Bonden oder US-Bonden.- The wire bonding is done either with conventional precious metalizations and Thermosonic bonding or US bonding.
Im letzteren Falle besteht die Möglichkeit, edelmetallfrei zu bonden (Al-Draht, Al-Schicht)In the latter case it is possible to bond non-precious metal (Al wire, Al layer)
- Die Hermetisierung der Bauelemente erfolgt mit herkömmlichen Technologien (Plast-, Glas-, Keramikverkappung)«- The hermetization of the components is carried out using conventional technologies (plastic, glass, ceramic capping) «
Eine nach obiger Technologie hergestellte Bauelementetype gewährleistet im Vergleich zu CuSn6i-Träger streif en vergleichbare Werte der Zuverlässigkeit, wie ze B. Spannungsabfall über dem Chip- und Drahtkontakt, Änderung der Kontakteigenschäften bei Temperaturwechsel (Wechseltemperaturtest 223 K bis 358 K, Dauerlagertest 398 K, 1000 h, niedere Temperatur 218 K, 1000 h).A component type produced by the above technology ensures compared to CuSn6i carrier roaming en comparable values of reliability, such as e as voltage drop over the chip and wire contact, changing the Kontakteigenschäften a change in temperature (change of temperature test 223 K to 358 K, time storage test 398 K, 1000 h, low temperature 218 K, 1000 h).
Die so hergestellten Bauelemente waren schallötbar und wickelanschlußgeeignet, wobei der Durchgangswiderstand der Lötverbindungen bzw. der Wickelverbindungen nach klimatischen und Schadstoffbelastungen(gegenüber den üblichen CuSn6-Trägerstreifen keine signifikanten Unterschiede zeigteThe components produced in this way were soundproof and suitable for winding connection, the volume resistance of the soldered connections or the winding connections after climatic and pollutant loads (compared to the customary CuSn6 carrier strips showing no significant differences
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22916781A DD158290A1 (en) | 1981-04-13 | 1981-04-13 | SUPPLY MATERIAL FOR ELECTRICAL COMPONENTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22916781A DD158290A1 (en) | 1981-04-13 | 1981-04-13 | SUPPLY MATERIAL FOR ELECTRICAL COMPONENTS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD158290A1 true DD158290A1 (en) | 1983-01-05 |
Family
ID=5530311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD22916781A DD158290A1 (en) | 1981-04-13 | 1981-04-13 | SUPPLY MATERIAL FOR ELECTRICAL COMPONENTS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD158290A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3338347A1 (en) * | 1983-10-21 | 1985-05-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hot tinning of connecting leads of electronic components forming part of a carrier strip |
-
1981
- 1981-04-13 DD DD22916781A patent/DD158290A1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3338347A1 (en) * | 1983-10-21 | 1985-05-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hot tinning of connecting leads of electronic components forming part of a carrier strip |
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