DE1090484B

DE1090484B - Process for the production of solderable contact pads from annealed silver alloys

Info

Publication number: DE1090484B
Application number: DED30241A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Carl-Ludwig Meyer
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Solutions GmbH
Priority date: 1959-03-19
Filing date: 1959-03-19
Publication date: 1960-10-06

Description

Verfahren zur Herstellung lötfähiger Kontaktauflagen aus vergüteten Silberlegierungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung lötfähiger Kontaktauflagen aus einer Silberlegierung, die durch innere Oxydation vergütbar ist, wie Ag-Cd, Ag-In, Ag-Sn, Ag-Zn.Process for the production of solderable contact pads from tempered Silver Alloys The invention relates to a method for producing solderable alloys Contact pads made of a silver alloy, which can be remunerated through internal oxidation is like Ag-Cd, Ag-In, Ag-Sn, Ag-Zn.

Das Auflöten eines Kontaktbelags aus einer solchen Silberlegierung, für die vorzugsweise Silber-Cadmium(oxyd) verwendet wird, bereitet erhebliche Schwierigkeiten oder erfordert schwierig anzubringende Zwischenschichten, denn die »innere Oxydation« erfolgt je zu dem Zweck, die Schweißneigung der Kontakte herabzusetzen, wodurch aber natürlich gleichzeitig die Lötfähigkeit schwindet.The soldering of a contact coating made of such a silver alloy, for which silver-cadmium (oxide) is preferably used, causes considerable difficulties or requires intermediate layers that are difficult to apply because the "internal oxidation" takes place each for the purpose of reducing the tendency of the contacts to weld, whereby but of course at the same time the solderability dwindles.

Wird ein Ab Cd O-Körper durch ein übliches Hartlot (Silberlot, Messinglot) benetzt, so löst sich Silber aus dem Ag-Cd O in dem flüssigen Lot, und es kommt zu einer Anreicherung von CdO an der Unterseite der Kontaktplatte und damit zu einer Fehllotung.If an Ab Cd O body is replaced by a standard hard solder (silver solder, brass solder) When wetted, silver dissolves from the Ag-Cd O in the liquid solder, and it comes to an enrichment of CdO on the underside of the contact plate and thus to a Misdirection.

Etwas günstiger verhalten sich phosphorhaltige Lote oder ähnliche Reaktionslote mit einem Gehalt an reduzierend wirkenden Bestandteilen. Der Phosphor bzw. der reduzierend wirkende andere Bestandteil (Si, Li) reduziert laufend das durch die Auflösung des Silbers im flüssigen Lot anfallende CdO zu Cd unter Bildung entsprechender neuer Oxyde (Phosphoroxyd bzw. SiO2 bzw. Lithiumoxyd). So gelingt zwar eine Benetzung des Ag-CdO auch für längere Zeit und auch bei Überhitzung des Lotes, doch stören die neu gebildeten Oxyde beim Auflöten größerer Flächen fast ebenso stark wie das angereicherte Cd O.Phosphorus-containing solders or similar behave a little more favorably Reaction solders with a content of reducing components. The phosphorus or the other constituent (Si, Li) with a reducing effect continuously reduces this CdO accruing from the dissolution of the silver in the liquid solder to form Cd with formation corresponding new oxides (phosphorus oxide or SiO2 or lithium oxide). This is how it works a wetting of the Ag-CdO for a longer period of time and also when the Solder, but the newly formed oxides almost interfere when soldering larger areas as strong as the enriched Cd O.

Zur Herstellung lötfähiger Kontaktauflagen aus Ag-CdO sind folgende Verfahren bekannt: Zum Zwecke der »inneren Oxydation« wird das Werkstück nur von einer Seite her oxydiert, indem man z. B. zwei Bleche aus einer Ag-Cd-Legierung am Rand allseitig zusammengeschweißt, so daß an die Innenflächen kein Sauerstoff gelangen kann. Nach dem Oxydieren bis zu einer bestimmten Tiefe werden die Schweißkanten beschnitten und aus den nun einseitig oxydierten Blechen die einzelnen Kontaktauflagen hergestellt. Das Verfahren ist umständlich, außerdem bei größeren Oxydationstiefen schwierig und setzt zudem große Ofen voraus.The following are used to produce solderable Ag-CdO contact pads Process known: For the purpose of "internal oxidation" the workpiece is only used by one side is oxidized by z. B. two sheets made of an Ag-Cd alloy Welded together on all sides at the edge, so that no oxygen on the inner surfaces can get. After oxidizing to a certain depth, the weld edges trimmed and the individual contact pads from the sheet metal, which is now oxidized on one side manufactured. The process is cumbersome, also with greater depths of oxidation difficult and also requires large ovens.

Zwecks einseitiger Oxydation von Ag-Cd-Blechen ist es weiter bekannt, die Rückseite mit geeigneten Salzgemischen oder emailleähnlichen Glasflüssen abzudecken. Die Schwierigkeiten dieses Verfahrens bestehen darin, daß derartige Abdeckmassen entweder nicht völlig gasdicht abdecken oder schwer wieder -zu entfernen sind.For the purpose of one-sided oxidation of Ag-Cd sheets, it is also known to cover the back with suitable salt mixtures or enamel-like glass rivers. The difficulties of this method are that such covering compounds either not completely gas-tight or difficult to remove again.

Lötfähige Platten aus Ag-Cd0 lassen sich auch durch »innere Oxydation« eines vorher mit einer Silberschicht plattierten Ag-Cd-Bleches herstellen. Bei langer Oxydationsdauer verliert jedoch die Schweißfuge an Festigkeit, so daß die Silberschicht bei dicken A- CdO-Platten, die vollständig durchoxydiert wurden, nicht mehr fest haftet.Ag-Cd0 plates that can be soldered can also be produced by "internal oxidation" of an Ag-Cd sheet previously plated with a silver layer. If the oxidation time is long, however, the weld joint loses its strength, so that the silver layer no longer adheres firmly to thick A- CdO plates that have been completely oxidized.

Eine naheliegende, aber praktisch kaum durchführbare Maßnahme besteht weiter darin, sehr dicke Platten von mehr als der doppelten Dicke des Fertigteils allseitig, aber nicht ganz durch zu oxydieren und die Platten dann in zwei dünne Platten mit je einer nicht oxydierten, gut lötfähigen Fläche aufzuschneiden.There is an obvious but practically impossible measure further in, very thick slabs of more than twice the thickness of the precast element to oxidize on all sides, but not all the way through, and then split the plates into two thin ones Cut open plates with one non-oxidized, easily solderable surface each.

Auflagen aus einer Ag-Cd-Legierung lassen sich auf einem Unedelmetallträger auf normalem Wege schweißplattieren. Solche Plattierschichten können durch »innere Oxydation« an der Oberfläche in Ag-CdO übergeführt werden, jedoch ohne Schädigung der Schweißfuge nur bis zu geringer Tiefe. Derartiges Material kann auch zu plattierten Nieten oder Formteilen weiterverarbeitet werden. Es handelt sich dabei jedoch nicht um Ag-CdO-Auflagen, sondern nur um oberflächlich anoxydierte Ab Cd-Auflagen. Ihr Wert besteht nur darin, während der ersten Schaltungen mit solchen Kontakten die Schweißneigung herabzusetzen. Nach Abbrand der dünnen oxydierten Schicht verhalten sie sich genau wie Kontakte mit gewöhnlichen Ag-Cd-Auflagen.Supports made of an Ag-Cd alloy can be placed on a base metal carrier weld cladding in the normal way. Such clad layers can be replaced by »internal Oxidation «on the surface can be converted into Ag-CdO, but without damage the weld joint only up to a shallow depth. Such material can also be clad Rivets or molded parts are processed further. It is not, however to Ag-CdO-layers, but only to superficially anoxidized Ab-Cd-layers. you The value is only given during the first few circuits with such contacts To reduce the tendency to perspire. Stop after the thin oxidized layer has burned off they look exactly like contacts with ordinary Ag-Cd layers.

Pulvermetallurgisch hergestellte Ag-CdO-Beläge können durch Anpressen und gemeinsames Sintern mit einer Silberschicht versehen werden. Das Verfahren ist relativ teuer und nur bei pulvermetallurgisch hergestelltem Ag-Cd0 anwendbar.Ag-CdO coatings produced by powder metallurgy can be pressed on and co-sintering with a layer of silver. The procedure is relatively expensive and only applicable to Ag-Cd0 produced by powder metallurgy.

Schließlich wurden auch Verfahren zum oberflächlichen Anreduzieren oder Aufschmelzen von lötfähigen Schichten in verschiedenster Form versucht, ohne daß bisher praktisch verwertbare Ergebnisse erzielt wurden, so z. B. einseitiges Anreduzieren änit reduzierender Flamme, mit Lichtbogen, Ansintern von Ni-Schichten, Anschmelzen galvanisch aufgebrachter oder als Pulver aufgestreuter Feinsilberschichten, Auftragen von Silberschichten durch Schutzgasschweisung vor oder nach dem Oxydieren.Finally, there were also methods for superficial reduction or attempted melting of solderable layers in various forms without that so far practically usable results have been achieved, such. B. unilateral Reducing with a reducing flame, with an electric arc, sintering of Ni layers, Melting of electroplated or powdered fine silver layers, Instruct of silver layers by inert gas shielding before or after oxidizing.

Alle diese Zierfahren erfordern einen vergleichsweise hohen Aufwand oder haben schwerwiegende funktionstechnische Nachteile. Demgegenüber gelingt es nach dem Verfahren der Erfindung ohne zusätzlichen Aufwand, gut lötfähige und außerdem auf der Unterseite gleich mit dem für das Auflöten nötigen Lot versehene Auflagestücke aus durch »innere Oxydation« hergestelltem Ag Cd0 zu erhalten.All of these ornamental drives require a comparatively high level of effort or have serious functional disadvantages. In contrast, it succeeds according to the method of the invention without additional effort, easily solderable and also On the underside, the support pieces are provided with the solder required for soldering to be obtained from Ag Cd0 produced by "internal oxidation".

Hierzu wird erfindungsgemäß ein Werkstück aus einer Ag-Cd-Legierung zunächst mit einer Schicht eines Hartlots, insbesondere eines silberhaltigen Hartlots, d. h. eines üblichen Silberlotes plattiert, auf üblichem Wege durch Aufschmelzen des Lotes auf eine Ag-Cd-Platte und gemeinsames Auswalzen oder auf beliebige andere Weise. Das auf diese Weise lotplattierte Werkstück wird zu Blech der gewünschten Dicke ausgewalzt oder auch gleich zti fertigen Kontaktauflagen verarbeitet. Dieses Blech bzw. diese Kontaktauflagen werden dann auf üblichem Wege oxydiert. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, daß die Lotschicht bei allen Oxydationstemperaturen unterhalb oder oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes den Sauerstoffzutritt zu der Ag-Cd-Legierung und damit die »innere Oxydation« auf der Lotseite vollständig und auch über lange Zeit verhindert. Die Lotschicht wird dabei ganz oder teilweise flüssig und bedeckt sich auf ihrer Oberfläche mit einer unregelmäßigen Oxydschicht. Ein Teil der tiefer schmelzenden Bestandteile diffundiert in die Ag-Cd-Legierung oberflächlich ein und stellt damit einen stetigen Übergang von der Ag-Cd-Legierung zur Lotschicht her. Die Oxydation kann ohne Bedenken bis fast durch die ganze Dicke des Werkstücks fortgesetzt werden.According to the invention, a workpiece made of an Ag-Cd alloy is used for this purpose initially with a layer of hard solder, in particular a silver-containing hard solder, d. H. a conventional silver solder plated, in the usual way by melting of the solder on an Ag-Cd plate and rolling out together or on any other Way. The workpiece clad in this way becomes the desired sheet metal Thick rolled out or also processed at the same time zti finished contact pads. This Sheet metal or these contact pads are then oxidized in the usual way. Surprisingly it has been shown that the solder layer at all oxidation temperatures below or above the melting point of the solder, the access of oxygen to the Ag-Cd alloy and thus the "internal oxidation" on the solder side completely and over a long period of time Time prevents. The solder layer becomes completely or partially liquid and covered on their surface with an irregular oxide layer. Part of the deeper Melting constituents diffuses into the Ag-Cd alloy on the surface and thus creates a constant transition from the Ag-Cd alloy to the solder layer. The oxidation can continue to almost the entire thickness of the workpiece without hesitation will.

Selbst bei (geringer) Überschreitung der günstigsten Oxydationsdauer bleibt noch eine gut lötfähige Schicht an der Unterseite, da die Oxydation in dem durch Eindiffundieren von Lot-Bestandteilen mit Unedelmetall angereicherten Teil praktisch zum Stillstand kommt.Even if the most favorable oxidation time is exceeded (slightly) there is still a solderable layer on the underside because of the oxidation in the by diffusing solder components with base metal enriched part practically comes to a standstill.

Nach dem Oxydieren wird die Oxydschicht auf der Lotfläche mechanisch oder durch Abbeizen mit Säure entfernt. Die so hergestellten Ag-CdO-Auflagen können dann nach allen üblichen Verfahren auf die Kontaktträger aufgelötet werden, wobei normalerweise die auf der Unterseite der Plättchen befindliche Lotmenge ausreicht, so daß sich die Zugabe von besonderem Lot erübrigt und sich eine besonders rationelle Lötmethode ergibt.After the oxidation, the oxide layer on the soldering surface becomes mechanical or removed by acid stripping. The Ag-CdO layers produced in this way can then be soldered to the contact carrier by all customary methods, wherein normally the amount of solder on the underside of the platelets is sufficient, so that the addition of special solder is unnecessary and a particularly rational one Soldering method results.

Claims

PATENT CLAIM: Process for producing a soldered connection with contact surfaces made of silver alloys that can be annealed by internal oxidation, such as in particular Ag-CdO alloys, which are produced by annealing an Ag-Cd alloy in an oxidizing atmosphere and are soldered using conventional silver hard solders, characterized in that a solder-plated workpiece is rolled out of an Ag-Cd alloy into sheet metal or processed into a finished contact pad, after which it is oxidized annealing. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 015 955.