DE2104625B2

DE2104625B2 - Verwendung einer lotlegierung

Info

Publication number: DE2104625B2
Application number: DE19712104625
Authority: DE
Inventors: Kentaro Nokami Kohji Saoyama Yoshihito Yokohama Kanagawa Nagano (Japan)
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1970-08-15
Filing date: 1971-02-01
Publication date: 1973-03-15
Also published as: FR2101330A5; NL7018767A; US3744121A; GB1283848A; DE2104625A1; DE2104625C3

Description

das schwer lötbare Material etwa ein Halbleiter ist, so kann es leicht zu einer Zerstörung desselben kommen.

Falls die Lotlegierung weniger als 0,05 Gewichtsprozent Zink aufweist, so ist die Binduogsfestigkeit der Lötverbindung recht gering, während bei einem Gehalt von mehr als 10 Gewichtsprozent Zink die Lotlegierung eine schlechte Duktilität und eine geringe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser (Wasserbeständigkeit) hat.

Wenn Antimon in Mengen von weniger als 0,05 Gewichtsprozent vorhanden ist, so hat die Lotlegierung eine äußerst schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber Wasser, während bei einem Gehalt von mehr als 10 Gewichtsprozent Antimon die Lotlegierung eine zu geringe Duktilität aufweist.

Der Legierung kann Aluminium in Mengen von bis zu 0,1 Gewichtsprozent zugesetzt werden, um zu verhindern, daß s^h durch Oxydation der Lotlegierung während uer Lötoperation eine Oxydhaut oder Schlacke bildet. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn Aluminium in Mengen von 0.1 bis 0,01 Gewichtsprozent und vorzugsweise in Mengen von 0.05 bis 0.02 Gewichtsprozent vorhanden istT F. Ms die Merg; an Aluminium den Wert \on 0.1 Gewichtsprozent übersteigt, so wird die Bindungsfestigkeit der Lotlegierung beeinträchtigt.

Zusätzlich können jeweils bis zu 0,1 °₀ Silizium und oder Titan und oder Beryllium der Lotlegierung einverleibt werden. D!ese Komponenten können dazu beitragen, eine Schleierbildunr* oder ~in Mattwerden der Lötoberfläche ?u verhindern.

Da Silizium, Titan und Beryll::, η sehr hoch schmelzende Elemente sind, ist es schwierig, diese Metalle direkt in freier metallischer Form der Mischung zuzusetzen. Es ist daher bevorzugt, diese Metalle dem Lotansatz in Form von Vorlegierungen mit Kupfer oder Aluminium zuzusetzen. Geeignete Vorlegierungen sind z.B. Legierungen mit 75°'₀Cu — 25°/₀ Ti; 85⁰Z₀ Cu — 15° ₀ Si und 96% Cu — 4% Be. In einem solchen Fall werden der Lotmischung etwa 1 bis 3% Kupfer einverleibt. Obwohl solche geringen Mengen Kupfer keinen nachteiligen Hinfluß auf die Löteigenschaften haben, sollte die K-ipfermenge jedoch 3% nicht übersteigen.

Bei dem Verfahren zur Herstellung der Lotlegierung werden die Metallkomponenten geschmolzen und in einem geeigneten Tiegel gemischt. Luft. Sauerstoff oder ein sauerstofferzeugendes Material wird vorzugsweise in die Schmelze eingeleitet, um die Viskosität und die Oberflächenspannung zu modifizieren, ohne jedoch eine Bildung von Schlacke zu bewirken. Durch diese Behandlung wird die Lotlegierung leicht oxydiert. Es wurde gefunden, daß dadurch die Haftfestigkeit der endgültigen Lotlegierung erhöht wird.

Die Lotlegierung wird direkt auf das schwer lötbare Metall aufgebracht, wobei eine Schwingungsbehandlung mit Ultraschallschwingungen durchgeführt wird. Das lötfähige Material wir,d sodann mit dem schwer lötbaren Metall verbunden, indem man das lötfähige Material mit der Lotschicht in Berührung bringt und sodann erhitzt. Eine große Vielzahl von lötfähigen Materialien kann auf diese Weise mit schwer lötbaren Metallen verbunden werden. So ist diese Technik auf die folgenden lötfähigen Materialien anwendbar: lötfähige Metalle bzw. Metallegierungen, Gläser, Keramikmaterialien, Tonwaren, Porzellan, feuerfeste Oxyde und Quarzkristalle.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäö zu verwendenden Lotlegierung im Vergleich zu herkömmlichen Lotlegjerungen kann zur Zeit noch nicht mit ^Sicherheit erklärt werden. Es wird jedoch angenommen, daß die Schwierigkeit der Anwendung herkömmlicher Lotlegierungin auf deren Unfähigkeit beruht, mit Oxidoberflächen Adhäsionsbindungen einzugehen. Die schwer iutbaren MeIaIIe Siliznim, Germanium, Aluminium, Titan, Zirkonium und Tantal sind jedoch ίο gewöhnlich mit einer äußerst dünnen Oxidschicht umgeben. Di'^e Oxidschicht wird durch Luftoxydation in allen der Luft ausgesetzten Oberflächen hervorgerufen. Obwohl diese OxidschiAten äußerst dünn sind, gestalten sie doch das Löten solcher Materialien

■ 5 mit herkömmlichen Lotlegierungen äußerst schwierig. Die angewandte Löttechnik zeichnet sich ferner durch eine Schwingungsbehandlung mit Ultraschallschwingungen aus. Die Lotlegierung scheint dabei mit der dünnen Oxidschicht zu reagieren und äußerst feste Bindungen auszubilden. Der Mechanismus dieses Phänomens ist zur Zeit nicht erklärter. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Lotlegierung eine unerwartet große Affinität zu den extrem dünnen Oxidhäutchen aufweist, welche die schwer lötbaren Metalle bedecken. Die Bindungsfes'igkeii ist derart groß, daß sie in einigen Fällen die Zugfestigkeit des schwer lötbaren Materials zu übersteigen scheint.

Es ist bevorzugt, die Oberfläche des schwer lötbaren Metalls bei einer geeigneten Temperatur mit der Lotlegierung zu bestreichen oder zu reiben. Verschiedene Ultraschallschw'ingungen sind für diese Art Reibung anwendbar. Insbesondere werden gute Ergebnisse erzielt, wenn man eine Ultraschallschwingung mit einer Frequenz von 20 bis 30 Kilohertz in einer Richtung parallel zur Lötfläche anwendet. Es gelingt auf diese Weise, Lotschichten von 0.02 bis 0,2 mm Dicke aufzubringen. Die mit der Lotlegierung beschichtete Oberfläche des schwer lötbaren Metalls kann mit anderen Metallen oder mit Glas, Keramik, Quarzkristallen, Tonwaren, Porzellan, feuerfesten Oxyden od. dgl. verbunden werden, indem man einfach den Kontaktbereich erhitzt.

Vorzugsweise wird ein Lötspatel auf etwa 200 bis 40O⁰C vorgeheizt und sodann in einer Richtung, welche parallel zur Oberfläche des schwer lötbaren Metalls verläuft, in Schwingung versetzt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn der Spatel mittels einer Ultraschallschwingung von 20 bis 30 Kilohertz in Schwingung versetzt wird. Während dieser Behandlung übt der Lötspatel eine Reibungskraft auf die Oberfläche des schwer lötbaren Metalls aus, welche die Oberflächenaktivität desselben verbessert. Mit dieser Technik gelingt eine sehr feste Bindung zwischen der Lotlesierung und der Oxidoberfläche des schwer lötbaren Metalls. Die Schwingung kann z. B. mittels eines Schwingi<ngsgenerators bereitgestellt werden und über einen Übertragungsstab zur Spitze des Lötspa.tels übertragen werden.

Falls das schwer lötbare Metall ein Halbleiter, wie z. B. ein Silizium-Halbleiter oder ein Germanium-Halbleiter ist, so kann dieser die Gestalt einer Stange oder einer Platte oder Scheibe oder eine andere Gestalt haben. Das Silizium oder Germanium kann

sich in einem hochgereinigten Zustand befinden, oder es kann im Gemisch mit verschiedenen Verunreinigungen vorliegen. Diese Löttechnik kajrtn dazu verwendet werden, eine Verbindung zwischen dem

Halbleiter und einem Metall herzustellen. Ferner kann mit diesem Verfahren eine Halbleiter-Halblfiter-Verbindung, eine Glas-Halbleiter-Verbiridüng Oder eine Keramik-Halbieiter-Verbindung hergestellt werden. Diese Technik kann insbesondere zur Herstellung von Thyristorvorrichtungen, Kalbkiteranicfilüssen od. dgl., herengezogen werden.

Im folgenden wird die Erfindung au Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

:' ' ' "' ■ ■ ίο

Be j s ρ i e 1 1

Es wird eine Lotiegierung verwendet, deren Zusammensitzung in Tabelle I angegeben ist. Diese Lotlegierung wird auf eine Siliäum-Eirikristallscheibe (0,3 inm Dicke) aufgebracht. Dabei wird die Kristallpberöäche mit einer Ultraschallschwingung von· 20IcHz behandelt, indem die Spitze eines Lötspatels zur Schwingungsübertragung vom Schwingungsgenerator auf dert Kristall verwendet wird. Die Lotlegierung wird bei einer Temperatur von 300⁰C angewandc. Die Dicke der Lotschicht beträgt etwa 0,2 mm. Sodann wird eine Kupfef-Nickel-Platte mittels der Lotschicht mit der Kristallscheibe verbunden, wobei erhitzt wird. Zum Vergleich werden Lotlegierungen Nr. 23 bis 34, die außerhalb des Rahmens der Erfiudung, mit der gleichen Technik angewandt, um eine Bindung zwischen der Kupfer-Nickel-Platte und der Silizium-Scheibe herbeizuführen. Die Ergebnisse dieser Tests sind ebenfalls in der Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Nr.	Pb	Sn	Zusan Zn	imenscutung (Gewichts Sb J A!	0,02	Prozent Si	Ti	Be	Haftfestigkeit	Wasser- Beständigkeit
1	81	9	ό	4	0.05				ausgezeichnet	ausgezeichnet
2	93	4	2	1	0,07				ausgezeichnet	ausgezeichnet
3	95	3	1,5	0,5	0,02				ausgezeichnet	ausgezeichnet
4	40	50	5	5	0,05				ausgezeichnet	ausgezeichnet
5	45	40	10	5	0,Ü7				ausgezeichnet	ausgezeichnet
6	79	6	5	10	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
7	81	9	6	4	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
8	93	4	2	1	0.01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
9	95	3	1,5	0,5	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
10	40	50	5	5	0,02				ausgezeichnet	ausgezeichnet
11	45	40	10	5	0,05				ausgezeichnet	ausgezeichnet
12	79	6	5	10	0,07				ausgezeichnet	ausgezeichnet
13	81	9	6	4	0,05				ausgezeichnet	ausgezeichnet
14	95	3	1,5	0,5	0,05				ausgezeichnet	ausgezeichnet
15	h0	50	5	5	0,07				ausgezeichnet	ausgezeichnet
16	79	6	5	10	*				ausgezeichnet	ausgezeichnet
17	81	9	6	<		0,05			ausgezeichnet	ausgezeichnet
18	93	4	2	1			0,05		ausgezeichnet	ausgezeichnet
19	95	3	1,5	0,5				0,05	ausgezeichnet	ausgezeichnet
20	40	50	5	5		0,05	0,05		ausgezeichnet	ausgezeichnet
21	45	40	10	5		0,05	0,05	0,05	ausgezeichnet	ausgezeichnet
22	79	6	5	10	0,1	0,02		0,07	ausgezeichnet	ausgezeichnet
23	81	19							schwach	schwach
24	82		11						schwach	schwach
25	80	9	11						schwach	schwach
26	81	9		10					schwach	schwach
27	63	37							schwach	schwach
28	43	56		1				schwach	schwach
29	72	26,85		1	0,05			schwach	srhwach
30	30	62	5	3				schwach	ausgezeichnet
31	99	0,5	0,3	0,2				schwach	ausgezeichnet
32	35,8	60	3,0	1,2				schwach	ausgezeichnet
33	92	5	0,01	2,99				schwach	ausgezeichnet
34	61	12	15	12				schwach	ausgezeichnet

In dieser Tabelle bezeichnet der Ausdruck »ausgezeichnet« einen Zustand, bei welchem die Halbleiterscheibe zerbricht vnd die Lotschicht nicht abgelöst wird. Der Ausdruck »schwach« bezeichnet einen Zustand, bei dem die Lotschicht von der Oberfläche der Halbleiterscheilc abgelöst wird, bevor die Halbleiterscheibe selbst zerbricht (keine Haftung).

Bei der Messung der Wasserbeständigkeit bedeutet der Ausdruck »ausgezeichnet« einen Zustand, bei welchem keine Abnahme der Haftfestigkeit beobachtet wird, wenn die Probe 6 Stunden in kochendes Wasser gegeben wird. Der Ausdruck »schwach« bezeichnet einen Zustand, bei welchem die Haftfestigkeit der Verlötung nach einem 6stündigen Eintauchen in kochendes Wasser beeinträchtigt ist.
Es muß bemerkt werden, daß die Lotlegierungen

1 bis 22 in Tabelle I innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen. Die Lotlegierungen 1 bis 6 bestehen aus Blei, Zinn, Zink-und Antimon, und die Lotlegierungen 7 bis 16 enthalten zusätzliche Mengen von Aluminium. Die LötlegTetÜngen~17 bis 22 enthalten neben Aluminium noch-gewisse Mengen an Silizium, Titan und Beryllium. Der Gehalt an Blei, Zink, Zinn und Antimon in den Lotlegierungen 7 bis 22 ist daher an sich um diese Gehalte geringer als die entsprechenden Werte bei den Lotlegierungen 1 bis 6 Die Lotlegierungen 23 bis 34 liegen außerhalb de j Rahmens der Erfindung.

Wie aus der Tabelle hervorgeht, haben die erfindungsgemäß zu verwendenden Lotlegierungen ausgezeichnete Hafteigenschaften und ausgezeichnete Wasserbeständigkeitseigenschaften.

Beispiel 2

Zwei Germanium-Einkristallscheiben (Dicke 0,35 mm) werden mit einer Legierung der Zusammensetzung 91,2¹V₀Pb, 4,8°/₀Sn, 3,0°/₀Zn und l,O°/_oSb gelötet. Die Löttemperatur beträgt 35O⁰C, und der Lötspatel überträgt Ultraschallschwingungen. Haftfestigkeitstests der Lötverbindung zeigen, daß die Lotlegierung ausgezeichnet auf der Oberfläche der Scheiben haftet.

Beispiel 3

Eine polykristalline Siliziumscheibe mit den Abmessungen 10 · 10 · 2 mm wird mit einer Lotlegierung der Zusammensetzung 46,6°/₀ Pb, 49,4°/₀ Sn, 3,0°/₀Zn und l,0°/„Sb gelötet. Die Löttemperatur beträgt 450° C, und der Lötspatel überträgt Ultraschallschwingungen. Ein Kupferleitungsdraht wird in einen Tiegel mit der geschmolzenen Lotlegierung getaucht Sodann wird der mit Lotlegierung überzogene Kupferdraht mit der Lotschicht in Berührung gebracht, und die Kontaktfläche vrird erhitzt.

Die Haftfestigkeit zwischen dem Silizium und dem Kupferdraht ist derart hoch, daß bei einem Zerreißversuch die SQiziumscheibe zerbricht, bevor die Lotphase von dessen Oberfläche abgezogen wird.

Beispiel 4

Zwei Titanscheiben mit den Abmessungen 50 · 50 · 1 mm, welche mit einer dünnen Oxidhaut überzogen sind, werden mit einer Legierußg der Zusammen· Setzung 91,2 °/₀ Pb, 4,8 °/₀ Sn, 3 °/₀ Zn uiiid 1 % Sb gelötet. Die Löttemperatur beträgt 35O°C, und der Lötspatel überträgt eine Ultraschallschwingung. Bei einem Zerreißversuch ergibt sich eine Zugfestigkeit der Lotverbindung von 3 kg/mm*, weiche mit der Zugfestigkeit der Lotlegierung selbst übereinstimmt.

Beispiels

Zwei Aluminiumplatten, welche mit einer dünnen

ίο Oxidhaut überzogen sind, werden mit einer Legierung der Zusammensetzung 87°/₀Pb, 9,5% Sn, 2°/₀Zn und l,5°/₀Sb gelötet, wobei ein Lötspatel verwendet wird, welcher eine Ultraschallschwingung überträgt.

Bei einem Zerreißversuch wird eine Zugfestigkeit der Verbindung von 3 kg/mm* gefunden. Dieser Wert stimmt mit dem Zugfestigkeitswert der Lotlegierung überein.

Beispiel 6

so Eine Zirkoniumplatte mit den Abmessungen 15 · 15 · 0,5 mm wird gelötet, wobei eine Lotlegierung der folgenden Zusammensetzung verwendet wird: 66,4°/₀ Pb, 28,36°/₀ Sn, 2,84°/₀ Zn, l,89°/₀ Sb, 0,04°/₀ Al, 0,38 ^ö/₀ Cu, 0,04 °/₀ Si und 0,05 °/₀ Ti. Die Löttempera-

»5 tür betragt 300°C. Auch hier wird eine Ultraschallschwingung angewandt.

Ein Stück Chrom-8-Nickelstahl wird mit der gleichen Lotlegierung überzogen und mit der Lotlegierung auf der Zirkoniumplatte in Berührung gebracht. Der Zerreißversuch der Lötverbindung ergibt einen Wert von 4 kg/mm*, welcher mit dem Zugfestigkeitswert der Legierung übereinstimmt.

Beispiel 7

Eine Reihe von Aluminiumplatten mit oxydierten Oberflächen werden gemäß Tabelle II mit Lotlegierung überzogen. Die Löttemperatur beträgt 30O⁰C. Es wird eine Ultraschallvibration der Frequenz 20 kHz angewandt. Die Dicke der Lotschictu beträgt etwa 0,2 mm.

Jede der Aluminiumplatten wird nach dem Überziehen mit der Lotlegierung in zwei Stücke zerschnitten, und die Lotschicht auf einem Stück wird mit der Lotschicht auf dem anderen Stück in Berührung gebracht. Durch Erhitzen werden die beiden Stücke zur Ad häsion gebracht. Die Haftfestigkeit und die Wasser beständigkeit jeder Probe sind in der Tabelle II zusammengestellt. Die Ergebnisse der Haftfestigkeitstests und der Wasserbeständigkeitstests foleen dabei der Terminologie gemäß Tabelle I.

Tabellen

Nr.	Pb	Sn	f AKWIItH Zti	Sb	Al	IUACW Si	Ti J Be	Haftfestigkeit	Wasser- Beständigkeit
1	81	9	6	4				ausgezeichnet	ausgezeichnet
2	93	*		1				ausgezeichnet	ausgezeichnet
3	95	3	1,5	0,5				ausgezeichnet	aasgezeichnet
4	40	50	5	5				ausgezeichnet	ausgezeichnet
5	45	40	10	5				ausgezeichnet	ausgezeichnet
6	79	6	5	10				ausgezeichnet	aasgezeichnet
7	81	9	6	4	0,02			ausgezeichnet	aasgezeichnet
8	93	4	2	1	0,05			ausgezeichnet	aasgezeichnet
9	95	3	1,5	0,5	0,07			ausgezeichnet	ausgezeichnet
10	40	50	5	5	0,02			aasgezeichnet	ausgezeichnet
11	45	40	10	5	0,05			aasgezeichnet	ausgezeichnet
12	79	6	5	10	0,07			aasgezeichnet	ausgezeichnet

309511/318

Tabelle!! (Fortsetzung)

Nr.	Pb	Sn	Zusamt Zn	tnensetzung Sb	(Gewichtsp Al	rozent Si	Ti	Be	Haftfestigkeit	Wasser- Beständigkeit
13	\> j	9	6	4	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
14	95	3	1,5	0,5	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
15	40	50	5	5	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
16	79	6	5	10	0,01				ausgezeichnet	ausgezeichnet
23	81	19							schwach	schwach
24	82	7	11						schwach	schwach
25	80	9	11						schwach	schwach
26	81	9		10					schwach	schwach
27	63	37							schwach	schwach
28	43	56		1					schwach	schwach
29	72	26,85		1	0,1	0,05			schwach	schwach
30	30	62	5	3					schwach	ausgezeichnet
31	99	0,5	0,3	0,2					schwach	ausgezeichnet
32	35,8	60	3,0	1,2					schwach	ausgezeichnet
33	92	5	0,01	2,99					schwach	ausgezeichnet
34	61	12	15	12					schwach	ausgezeichnet

Claims

ι 2

p_atentanspjücne- Besonders schwierige Lötprobleme treten auf, went .-■·"' " man versucht, cine Lotlegierong direkt auf AI, Ti, Zi I.Verwendung einer Lotlegierung, bestehend aus ^oder Ta aufzubringen, da diese Metalle gewöhnlict 40 bis 98°/ Blei mit einer Oxydschicht überzogen sind, welche durci 18 bis 50°/ Zinn, ^s LuftoxydatiGn hervorgerufen wird. In solchen Fäller o'05bisl0^o/ZiukTmd war es bisher nahezu unumgänghch, ein indirekt« ö'05 bis 10^s/° Antimon Lötverfahren anzünösdeü. Sc bestand bisher da ' ' Auffassung, daß das Löten von Aluminium nur danr als Lot zum Verbinden von lötbarem Metall, gelingt, wenn man die Aluminiumoberfläche mit einen lötbaren Metallegierungen, Glas, Keramik, Ton- io geeigneten Flußmittel überzieht und sodann die Oberwaren, Porzellan, feuerfestem Oxyd, Quarzkristall fläche auf eine Temperatur zwischen 300 und 400⁰C oder von oberflächlich oxydiertem Silizium, Ger- erhitzt Zwar hat sich diese Technik in gewissei manium, Aluminium, Titan, Zirkonium oder Tan- Weise als wirksam erwiesen, sie ist jedoch recht teuei tal mit oberflächlich oxydiertem Silizium, Ger- und umständlich.

manräm, Aluminium, Titan, Zirkonium oder Tan- 15 Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein schwel tat bzw. mit oberflächlich oxydierten Legierungen lötbares Metall auf einfache Weise zu löisn.
aus diesen Metallen unter Anwendung von Ultra- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verschall, wendung einer Lotlegierung, bestehend aus
2. Verwendung einer Lotlegierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung mit einem ao 40 bis 98% Blei,
zusätzlichen Gehalt von jeweils bis zu 0,1 °/₀ eines 1,8 bis 50°/₀ Inn,
oder mehrerer der Metalle Aluminum, Silizium, 0,05 ^;>:s 10^s/₀ Zink und
Titan und Beryllium für den Zweck nach An- 0,05 bis 10°/₀ Antimon,
spruch 1.
3. Verwendung einer Lotlegierung der im An- 25 als Lot zum Verbinden von lötbarem Metall, lötbarer spruch 2 angegebenen Zusammensetzung, wobei Metallegierungen, Glas, Keramik, Tonwaren, Porzel die Anteile an Silizium, Titan und/oder Beryllium lan, feuerfestem Oxyd, Quarzkristall oder von obermit Hilfe von Vorlegierungen auf Kupfer- oder flächlich oxydiertem Silizium, Germanium, Alumi Aluminiumbasis einlegiert worden sind, für den nium, Titan, Zirkonium oder Tantal mit oberflächlich Zweck nach Anspruch 1. 30 oxydiertem Silizium, Germanium, Aluminium, Titan

Zirkonium oder Tantal bzw. mit oberflächlich oxydier-

ten Legierungen aus diesen Meiaiien unter Anwendung

von Ultraschall gelöst.

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Lot- Das Prinzip der Erfindung beruht darauf, eine Lotlegierung, bestehend aus 35 legierung zu verwenden, welche aus Pb, Sn, Zn und Sb ig bis 98°' Blei besteht und die Haftfestigkeit der Lötverbindung 1 8 bis 50°/° Zinn durch die Anwendung von Ultraschallschwingunger 0 05 bis 10°/° Zink und während der Lötoperatiun zu erhöhen. Gegebenenfalls 0 0* bis 10°'° Antimon kann die Lotlegierung einen zusätzlichen Gehalt vor ⁰ 40 jeweils bis zu 0,1 Gewichtsprozent eines oder mehrerei Es ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift der Metalle Aluminium, Silizium, Titan und Beryllium 1 807 862 bekannt, eine Schicht einer Lotlegierung aufweisen.

der gleichen Zusammensetzung unter Anwendung von Die erfindungsgemäß zu verwendende Lotlegierung

Ultraschall mit einer Glasoberfläche zu verbinden. hat vorzugsweise die folgende Zusammensetzung

Es ist ferner bekannt, schwer lötbare Metalle, wie 45 (Gewichtsprozent):

oberflächlich oxydiertes Silizium, Germanium, Alu- p. _S1 l.· q,

minium, Titan, Zirkonium oder Tantal zu löten. ~ , . · „

Dabei war es bisher erforderlich, zuvor einen Belag 7 1 5 b s 6

von Kupfer, GoIu oder Nickel auf das Material, z. B. q, «', . ■ .

einem Silizium- oder Germaniumhalbleiter, aufzu- 50 . | 0 bs 01

bringen, um das Material vorzubereiten. So wurden qj O . ·' q\

z. B. Silizium-Halbleiterträger dadurch nergestellt, j- q · · η 1

daß man durch Reibung Gold auf den Halbleiter- g q . ■ q\

träger aufbrachte und sodann diese Goldschicht auf

eine Temperatur von 37O°C erhitzte, wobei sich ein 55 Wenn die Menge an Blei in der Lotlegierung geringei Gold-Silizium-Eutektikum ausbildet, auf welchem als 40 Gewichtsprozent ist oder wenn die Menge ar die Lotschicht fest haftet. Eine weitere Technik zur Zinn größer als 50 Gewichtsprozent ist, so wird die Vorbereitung des Silizium- oder Germanium-Trägers auf der Metalloberfläche ausgebildete Lotschichl für die Lötoperation besteht in der Elektroplattierunß leicht zu dünn, was einen nachteiligen Effekt auf dif mit Kupfer, Gold oder Nicke!, ehe die Lotlegierunj» 60 Festigkeit der Lötverbindung hat. Wenn andererseits aufgebracht wird die Menge an Blei 98 Gewichtsprozent übersteigt odei Obwohl solche indirekten Lötverfahren eine relativ wenn die Zinn menge geringer als 1,8 Gewichtsprogute Lotfestigkeit gewähren, so sind sie doch teuer zent ist, so ist die Haftfestigkeit der Lotlegierung ai>! und häufig komplexer Natur. Darüber hinaus sind die dem Metall zu gering, und die Lötoperation muß be; Techniken der Plattierung rr.it Metall bei der Be- 63 unvorteilhaft hohen Temperaturen durchgeführt werarbeitung von Halbleitern nachteilig, da sie die elek- c'en. Dies kann zu einem oxydativen Abbau der Lottrischen Charakteristika des Halbleiter-Materials ver- legierung fünren, wodurch wiederum die Zuverlässigändern können. keit der Lötverbindung beeinträchtigt wird, und wenn