DE1771954B1 - Verfahren zum herstellen whiskerfrei bleibender loetfaehiger zinnschichten - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zinnschichten, die lötfähig sind und auch bei langer Lagerung frei von Whiskern bleiben.
• Bei längerer Lagerung elektrotechnischer Bauteile, die mit einer galvanischen Zinnschicht überzogen sind, entstehen nadelartige, metallische Auswüchse, die als Haarkristalle oder Whisker bezeichnet werden. Wenn der Abstand zwischen spannungsführenden Teilen, z. B. bei verzinnten Anschlußdrähten von Halbleitertransistoren usw., gering ist, treten sehr leicht Kurzschlüsse auf, die auf diese Whisker zurückzuführen sind. Durch Aufschmelzen der Zinnschicht an Stelle des galvanischen Auftrages oder durch Tempern der Teile bei etwa 200° C kann man zwar der Whiskergefahr begegnen, jedoch ist hierfür ein zusätzlicher Arbeitsaufwand erforderlich oder die Temperaturbehandlung läßt sich in vielen Fällen, z. B. bei Leiterbahnen auf Kunststoffen (bei gedruckten Schaltungen), nicht durchführen.
• Es ist bekannt, die Whiskerbildung dadurch zu vermeiden, daß zwischen Trägerkörper und Zinnschicht eine Schicht aus einem anderen Metall, wie z. B. Gold, Kupfer, Blei oder Wismut, angeordnet wird, und zwar durch Vakuumbedampfung, bei der zuerst die Zwischenschicht und dann die eigentliche Zinnschicht hergestellt werden.
• Bei den Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt hat, wurde festgestellt, daß Metalle, wie z. B. Eisen und insbesondere Kupfer oder Kupferlegierungen, unterhalb der Zinnschicht die Whiskerbildung außerordentlich begünstigen. Da anzunehmen ist, daß die Entstehung der Whisker darauf zurückgeht, daß das Zinn infolge von Fremdstoffeinbau starke innere Spannungen (Gitterstörungen) aufweist, die nicht von der Unterlage aufgenommen werden und nur durch Diffusion der Metallatome zu den Wachstumsstellen an der Oberfläche abgebaut werden können, ist die Wirkung der die Whiskerbildung vermindernden Zwischenlagen bestenfalls nur auf bestimmte Stärken der Zinnschicht beschränkt. Hierbei kann von dem Fall abgesehen werden, daß auf kompaktem Zinn abgeschiedene Zinnschichten whiskerfrei bleiben.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, Zinnschichten herzustellen, die auch nach langer Zeit keine Whisker bilden und die Lötfähigkeit der Zinnschicht erhalten bleibt. Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Verfahren, bei dem die Zinnschicht insbesondere elektrolytisch auf die Unterlage aufgetragen wird, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die Zinnschicht eine Kupferschicht in einer Stärke von etwa 50 A aufgetragen wird, vorzugsweise elektrolytisch oder stromlos durch Zersetzung kupferhaltiger Verbindungen.
• Sowohl der Auftrag der Zinnschicht als auch die Abscheidung der extrem dünnen Kupferschicht werden vorzugsweise nach an sich in der Elektrochemie bzw. in der Galvanotechnik bekannten Verfahren vorgenommen. Eine Reinigung der dem elektrochemischen Prozeß unterworfenen Flächen ist dabei selbstverständlich.
• In der Zeichnung ist mit 1 ein Trägerkörper bezeichnet, auf den eine Zinnschicht 2 aufgetragen ist. Die Dicke dieser Zinnschicht beträgt vorzugsweise 2 bis 10 @tm. Auf dieser Zinnschicht 2 ist, ebenfalls auf elektrolytischem Wege, eine extrem dünne Kupferschicht 3 aufgetragen, deren Dicke etwa 50 A beträgt.
• Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können mit Vorteil Kontaktelemente bei Schaltern und auch gedruckte Schaltungen und Dünnschichtschaltungen mit eng nebeneinanderliegenden Leiterbahnen bzw. Kontaktstellen hergestellt werden. Die Zinnschichten bleiben über Jahre hinweg whiskerfrei, ohne daß durch die extrem dünne Kupferschicht die Lötfähigkeit beeinträchtigt ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen whiskerfrei bleibender lötfähiger Zinnschichten, bei dem die Zinnschicht insbesondere elektrolytisch erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Zinnschicht eine Kupferschicht in einer Stärke von etwa 50 A aufgetragen wird.
2. 2. Verfahren nach Ansspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht elektrolytisch aufgetragen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferschicht stromlos durch Zersetzung kupferhaltiger Verbindungen aufgetragen wird.