DE69017516T2 - Niedrigschmelzendes kupferdotiertes Weichlot zur Montage und Wiedermontage von Bauelementen. - Google Patents

Niedrigschmelzendes kupferdotiertes Weichlot zur Montage und Wiedermontage von Bauelementen.

Info

Publication number
DE69017516T2
DE69017516T2 DE69017516T DE69017516T DE69017516T2 DE 69017516 T2 DE69017516 T2 DE 69017516T2 DE 69017516 T DE69017516 T DE 69017516T DE 69017516 T DE69017516 T DE 69017516T DE 69017516 T2 DE69017516 T2 DE 69017516T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
copper
solder
tin
soldering
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69017516T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69017516D1 (de
Inventor
Daniel Scott Niedrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69017516D1 publication Critical patent/DE69017516D1/de
Publication of DE69017516T2 publication Critical patent/DE69017516T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3463Solder compositions in relation to features of the printed circuit board or the mounting process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262Sn as the principal constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C13/00Alloys based on tin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine zum Löten von Leiterplatten bei niedriger Temperatur geeignete Lotzusammensetzung.
  • Bauelementmontage und Wiedermontage oder Nachbearbeitung auf einer Leiterplatte unter Verwendung eines Fontänenprozesses werden konventionellerweise mittels Pumpen eines verflüssigten Lotes durch einen Kamin ausgeführt, welche das Bauelement oder den Verbinder an der Leiterplatte mittels einer Durchgangsbohrung befestigt. Alternativ kann ein Wellenlötverfahren oder ein Lötstift verwendet werden.
  • Die Wände der Durchgangsbohrung einer Leiterplatte sind typischerweise mit Kupfermetall beschichtet, was einen elektrischen Kontakt zwischen mindestens zwei Ebenen von Schaltungsanordnungen herstellt. Bauelemente können auf der Leiterplatte mittels Einführen und Löten von Stiften in den Durchgangsbohrungen montiert werden. Manchmal wird es notwendig, durch einen Versatz oder eine Fehlorientierung des Stiftes und Loches oder aufgrund eines Bauelementfehlers das defekte Bauelement oder die gelötete Stiftverbindung zu entfernen oder nachzurichten und sie wieder zu montieren. Dieser Arbeitsgang wird Nachbearbeitung genannt. Offensichtlich wird die Leiterplatte jedesmal, wenn diese Nachbearbeitung durchgeführt wird, einer lokalisierten Beheizung am Ort der Nachbearbeitung ausgesetzt. Die Lotzusammensetzung ist für die Temperatur bestimmend, die erforderlich ist, das Lot zu verflüssigen und auf diese Weise die Nachbearbeitung auszuführen. Typischerweise liegt diese Temperatur 50 ºC über der Liquidustemperatur der Lotzusammensetzung. Die Fließgeschwindigkeit des Lotes sollte auf einem Minimum gehalten werden, so daß das Lot in dem Bereich verbleibt, in dem es erwünscht ist, statt daß es darüber hinaus fließt. Die Lötzeit sollte auch auf Minimum gehalten werden. Die Vorsichtsmaßnahme eines Minimierens der Temperatur, der Lötzeit und der Fließgeschwindigkeit ist beabsichtigt, um zum Minimieren der Auflösung vom Kupfer der Wände der leitenden Durchgangsbohrungen in dem Lot beizutragen.
  • Ein Lot, das konventionell verwendet wird, ist das hochschmelzende Eutektikum von 63 Gew.% Sn/37 Gew.% Pb, das bei 183 ºC schmilzt. Jedoch wurde es notwendig, mit wachsender Bauelementdichte auf den Leiterplatten und Karten die Leiterplatten zusätzlicher Nachbearbeitungszyklen auszusetzen. Wird die Leiterplatte wiederholt einer hohen Löttemperatur ausgesetzt, dann trägt dies zur Verschlechterung des organischen Harzes in dem Laminat bei und kann eine Delaminierung und eine Zerstörung in dem lokalen Bereich des nachbearbeiteten Bauelements erzeugen. Auch werden bei Leiterplatten, wenn sie wiederholt hohen Löttemperaturen (etwa 183 ºC + etwa 50 ºC) ausgesetzt werden, größere Mengen an Kupfer von den Wänden der Durchgangsbohrungen aufgelöst, um orthorhombische, intermetallische Phasen aus Cu&sub3;Sn und Cu&sub6;Sn&sub5; in dem Lot zu bilden.
  • Eine wachsende Bauelementdichte hat notwendigerweise auch eine wachsende thermische Belastung oder eine Wärmeableitung der Leiterplatte zur Folge. Dieses Wachsen der Bauteilkapazität zur Wärmeabfuhr und anderer Vorteile bedeutet, daß längere Lotkontaktzeiten erforderlich sind, um Leiterplattenbauteile nachzubearbeiten, und folglich gibt die Auflösung des Kupfers der Wände der Durchgangsbohrungen in das Lot eine Veranlassung für die Notwendigkeit der vorliegenden Erfindung.
  • Diese Erfindung betrifft deshalb eine zum Löten von Leiterplatten bei niedriger Temperatur geeignete Lotzusammensetzung, umfassend Zinn, in dem auch ein Dotierstoffniveau von Kupfer in einer Menge unter dem binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunkt vorhanden ist. Das neue Lot kann für das Material verwendet werden, das unter Verwendung von Lötfontänen und anderen konventionellen Lötverfahren zu löten ist. Wegen seines niedrigen Schmelzpunktes relativ zu anderen kupferhaltigen Loten kann das neue Lot für nichtzerstörendes Löten von Materialien verwendet werden, die dem Löten durch bisher verfügbare kupferhaltige Lote nicht zugänglich sind.
  • FR-A-2 105 808 offenbart eine ternäre, kupferfreie Lotzusammensetzung, bestehend aus 50,6 % bis 57,4 % Sn, 24,4 % bis 27,6 % Pb (das Verhältnis Pb/Sn = 0,48) und 15 % bis 25 % In, welches insbesondere für das Löten von thermisch hochempfindlichen, elektrischen Bauelementen geeignet ist.
  • Insbesondere betrifft diese Erfindung eine kupferdotierte Lotzusammensetzung für niedrige Temperaturen, die für den Gebrauch bei Bauelementmontage und Nachbearbeitung auf Leiterplatten oder Karten geeignet ist.
  • Es gibt einen weiten Bereich von Lotzusammensetzungen, die im Stand der Technik beschrieben werden. Durch eine sorgfältige Auswahl elementarer Bestandteile und Verhältnisse wurden Lote für eine Anzahl besonderer Anwendungen erfunden, solche zum Benetzen und Verbinden von Kohlenstoff und von Halbleitern (US- A-4 512 950 erteilt an Hosoda und andere am 23. April, 1985 und US-A-4 396 677 erteilt an Intrater am 2. August, 1983), zum Verhindern einer Bildung von Oxiden (US -A-4 654 275 erteilt an Bose am 31. März, 1987), zum Vergrößern der Zugfestigkeit (US-A-4 588 657 erteilt an Kujas am 13. Mai, 1986), zum Weichlöten von Aluminium (US-A-4 070 192 erteilt an Arbib und andere am 24. Januar, 1978), zum Bonden von Halbleitern an Metall (US-A-4 357 162 erteilt an Guan am 2. November, 1982), zum Bonden von Oxidoberflächen unter Verwenden von Vibration (US-A-4 106 930 erteilt an Nomaki und andere am 15. August, 1978), zum Löten von Verbindungen für bleifreies, trinkbares Wasser (US-A-4 695 428 erteilt an Ballentine und andere am 22. August, 1987) und zum Verbessern des Beschmutzungswiderstands von Schmuckwaren (US-A-3 650 735 erteilt an Monaco am 21. März, 1972)
  • Jedoch ist das Problem, das durch die vorliegende Erfindung gelöst wird, völlig anders: nämlich wie eine Durchgangsverbindung in einem Leiterplattenbauteil in solch einer Weise montiert und nachbearbeitet werden soll, daß die Auflösung einer Kupferbeschichtung der Wände der Durchgangsverbindung in dem Lot unterdrückt wird. Nachbearbeitung bedeutet das Aufschmelzen des Lotes in der Verbindung.
  • In US-A-2 671 844, das Laubmeyer und anderen am 9. März, 1954 erteilt wurde, wird erkannt, daß die Zugabe einer Kupfermenge zu einem Zinn/Blei Lot die Abnutzung eines elektrischen Lötkolbens, der aus Kupfer hergestellt ist, das dazu neigt, sich in dem Lot aufzulösen, verlangsamt. Die Zugabe von 3 % Kupfer zu dem Lot verminderte die Auflösungsrate des Lötkolbens um 25 % und 5 % Kupfer verminderte die Rate auf 10 % der Rate, wenn kein Kupfer im Lot vorhanden war. Irgendeine Wirkung auf die Löttemperatur infolge der Zugabe des Kupfers zum Lot wurde nicht beschrieben und mit dem Erscheinen nichtreaktiver Kolben und berührungsfreier Lötverfahren wurde dieses Verfahren veraltet. Das Patent '844 beschreibt, daß es "wesentlich war, daß ein Eutektikum von Zinn und Kupfer in der (Löt-) Legierung gebildet werden sollte", dieses Eutektikum besteht aus 99 % Sn und 1 % Cu (Siehe Spalte 2, Zeile 30 bis 37). Es beschreibt auch, was immer der Anteil des Kupfers in dem Lot ist, sollte es mindestens hinreichend sein, diesen binären Zinn-Kupter-Eutektikumspunkt zu bilden. Deshalb sollte in einem 50/50 Pb/Sn-Lot, Cu in einer Menge von 0,5 % des Gesamtgewichts des Lotes hinzugefügt werden.
  • In dem US-A-4 622 205, das Fouts und anderen am 11. November 1986 erteilt wurde, verlängert Kupfer in einem Pb/Sn-Lot in einen bestimmten Anteil die Lebensdauer von Kupferleiterbahnen durch Vermindern der Elektromigration zwischen der Lötverbindung und der Leitung während des Stromdurchgangs bei einem Betriebsbereich von 50 ºC bis 90 ºC. Die Quelle dieser Schwierigkeit in Bezug auf die Elektromigration wurde der ungleichmäßigen Verteilung intermetallischer Teilchen von Cu&sub3;Sn und Spuren von Cu&sub6;Sn&sub5; in dem Lot zugeschrieben. Als Lösung des Problems wurde ein Zufügen von einem Element zum Lot bezeichnet, das eine intermetallische Legierung mit Zinn bildet, wie Kupfer in einem Anteil von mindestens 0,5 % bis weniger als etwa 10 % des Lotes, vorzugsweise 3,5 Gew. % Cu, um die Korngrenzendiffusion zu verlangsamen und dadurch die Neigung zur Elektromigration und Wärmemigration zu vermindern.
  • Kupferhaltiges Lot ist vom Handel seit mindestens etwa 1964, dem Veröffentlichungsdatum von Solders and Soldering, Seiten 65 bis 66, McGraw-Hill Book Co., H. H. Manko, erhältlich. Jedoch gibt diese Referenz keine bestimmte Zusammensetzung von im Handel verfügbaren, kupferhaltigen Loten an, indem sie nur sagt, daß der Anteil "hoch" ist.
  • Ein im Handel verfügbares Erzeugnis, das Savbit 1 Legierung genannt wird, das von Multicore of Westbury, NY, erhältlich ist, und etwa 1,5 % bis etwa 2,0 % Cu in Gew. % umfaßt, wurde verwendet, um die Lebensdauer von Kupferlötspitzen in statischen, handgelöteten Anwendungen zu verlängern. Produktdatenblätter empfehlen jedoch eine Mindesttemperatur des Kolbens von 272 ºC bis 294 ºC, die oberhalb des Bereichs liegt, der für nichtzerstörende Montage und Nachbearbeitung auf Leiterplatten und Karten erforderlich ist.
  • Andere Schwierigkeiten, die sich aus der Zugabe von Kupfer zu Loten ergeben können, umfassen ein Anwachsen in der Erstarrungszeit und die Bildung von Brücken (Kurzschlüssen), kalten Lötstellen, Knollen und unterschiedlichen zusätzlichen Defekten.
  • Die vorliegende Erfindung ist, wie beansprucht, auf eine neue Lotzusammensetzung gerichtet, welche die Auflösung des Kupfers innerhalb und rings um eine Durchgangsbohrung oder einem nicht durchgehenden Kontaktloch verzögert und bei einer niedrigeren Temperatur als früher mit verfügbaren kupferhaltigen Loten funktioniert, wobei es die Montage und wiederholte Nachbearbeitung fehlerhafter Lötverbindungen in und rings um die Durchgangsbohrungen von Leiterplatten erlaubt, unter Vermeiden auch anderer Probleme, die mit einer Nachbearbeitung bei höherer Temperatur verbunden sind, so wie Delaminierung von Schichten in der laminierten Platte, örtliche mechanische Zerstörung und Verschlechterung der Lötverbindungen und Ausweiten der kritischen Temperatur des montierten Bauteils.
  • Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, auf Kupferoberflächen zu löten und nachzubearbeiten, ohne die mechanischen Eigenschaften und die Lötbarkeit des Lotes zu verschlechtern.
  • Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, auf einer Kupferoberfläche zu löten und nachzubearbeiten bei einer hinreichend niedrigen Temperatur, um eine mechanische- und Kunktionsverschlechterung des Bauteils, mit dem die Kupferoberfläche verbunden ist, zu vermeiden.
  • Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein kupferhaltiges Lot, welches zum Löten auf einer Kupferoberfläche bei niedriger Löttemperatur geeignet ist, vorzusehen.
  • Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung in kupferplattierten Durchgangsbohrungen zu löten und nachzubearbeiten bei gleichzeitigem Unterdrücken der Auflösung des Kupfers in dem Lot.
  • Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein kupferhaltiges Lot vorzusehen, das für ein Löten auf einer Kupferoberfläche bei einer Lötmontage und Nachbearbeitung geeignet ist.
  • Im Gegensatz zu den Lehren im Stand der Technik ist überraschenderweise in der vorliegenden Erfindung entdeckt worden, daß ein Dotieren von Lot, das Zinn umfaßt, das Pegel von Kupfer ungleich Null in Mengen unterhalb der Zusammensetzung des binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunktes enthält, den Anteil der Kupferauflösung von den Wänden der Durchgangsbohrungen in das kupferdotierte Lot während der Montage und Nachbearbeitung vermindert und dabei nicht die Lötbarkeit des Lotes verschlechtert oder die Löttemperatur erhöht. Im Gegensatz zu den Lehren im Stand der Technik wurde auch gefunden, daß diese Wirkung in einem kupferhaltigen Zinnlot auftritt, das eine Löttemperatur aufweist, die niedrig genug ist, eine Delaminierung oder eine andere temperaturabhängige Verschlechterung in mehrschichtigen Leiterplattenmontagen zu vermeiden und gute Ermüdungseigenschaften vorzusehen. Unterhalb des binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunktes wird definiert als 99,1 Gew. % Sn und 0,9 Gew. % Cu bis 100 Gew. % Sn, wie auf Seite 299 der Metallography, Structures and Phase Diagrams durch die American Society for Metals festgelegt.
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, zusammen mit weiteren Zwecken und Vorteilen, wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Figur 1 in einem Querschnitt durch die Länge einer kupferplattierten Durchgangsbohrung eine Ecke des Loches zeigt, das mit Weichlot aus nominal 54 Zinn/26 Blei/20 Indium gelötet wurde, aber noch keiner Nachbearbeitung unterworfen wurde. In der Löttechnik ist der Nennwert der bevorzugte tatsächliche Zustandswert. Mit dem Nennwert ist ein zulässiger Bereich verbunden. Zum Beispiel ist 54 Zinn/26 Blei/20 Indium Gewichtsprozent ein Nennwert mit einem zulässigen Bereich von plus oder minus 2 % zum Nennwert. Die Vergrößerung ist 800-fach.
  • Figur 2 in einem Querschnitt durch die Länge einer kupferplattierten Durchgangsbohrung eine Ecke nach vier Nachbearbeitungen mit dem Lot zeigt, das in Figur 1 verwendet wird, das dotiert ist, um 0,14 Gew. % Cu zu enthalten. Die Vergrößerung ist 800-fach.
  • Figur 3 in einem Querschnitt eine Ecke einer kupferplattierten Durchgangsbohrung nach vier Nachbearbeitungen mit dem in Figur 1 verwendeten undotiertem Lot zeigt,
  • Figur 4 die Kupfermengen zeigt, die bei einer Aussetzung von bis zu 200 Sekunden bei etwa 200 ºC, von den plattierten Wänden von Durchgangslöchern durch ein kupferdotiertes ternäres Lot der Nennzusammensetzung 54 Gew. % Zinn/26 Gew. % Blei/20 Gew. % Indium aufgelöst werden.
  • In der vorliegenden Erfindung wurde entdeckt, daß ein kupferdotiertes Lot, das auch Blei und Zinn und Indium in bestimmten Nennzusammensetzungsbereichen enthält, wirksam ist, um eine Montage und mehrfache zerstörungsfreie Nachbearbeitung bei niedriger Temperatur von gelöteten Durchgangsbohrungen und nicht durchgehenden Kontaktlochverbindungen in Leiterplatten und Karten zu erlauben. Es wird vorgeschlagen, daß Lotzusammensetzungen in den folgenden Bereichen für diesen Zweck wirksam sind; wobei ein Spurenanteil eine Menge von 0,02 Gew. % bedeutet, die vorhanden sein kann, ohne hinzugefügt zu werden oder die im niedrigsten Fehlerbereich liegt. Spurenanteile sind in ihrer Wirkung belanglos.
  • Zinn 53 % bis 55 % nach Gewicht
  • Blei 25 % bis 27 % nach Gewicht
  • Indium 18 % bis 22 % nach Gewicht
  • Kupfer über Spurenanteile hinaus bis 0,5 % nach Gewicht, der Anteil ist in einem besonderen Vorschlag ausgesucht, um unterhalb des binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunktes zu liegen.
  • Insbesondere wurde herausgefunden, daß die folgende Nennzusammensetzung in ähnlicher Weise wirkungsvoll ist:
  • Zinn 54 % nach Gewicht
  • Blei 26 % nach Gewicht
  • Indium 20 % nach Gewicht
  • Kupfer in einer Menge über Spurenanteile hinaus ausgesucht, um unterhalb des binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunktes zu liegen.
  • Figur 1 zeigt in einem Querschnitt eine Ecke einer kupferplattierten Durchgangsbohrung, die mit einem Weichlot aus nominal 54 Zinn/26 Blei/20 Indium gelötet, aber noch keiner Nachbearbeitung unterworfen wurde. Die Vergrößerung ist 800-fach.
  • Figur 2 zeigt in einem Querschnitt eine Ecke einer kupferplattierten Durchgangsbohrung nach vier Nachbearbeitungen mit einem Lot von im wesentlichen der gleichen Nennzusammensetzung wie in Figur 1 gezeigt, aber das dotiert ist, um 0,14 Gew. % Cu zu enthalten. Die Vergrößerung ist 800-fach.
  • Figur 3 zeigt in einem Querschnitt eine Ecke einer kupferplattierten Durchgangsbohrung nach vier Nachbearbeitungen mit einem Lot, das die gleiche Zusammensetzung hat, wie das Lot, das in Figur 1 gezeigt wird.
  • Die Hintergrundflächen der Figuren sind das Isolationsmaterial der Leiterplatte. Die geschichteten Zwischenflächen sind plattiertes Kupfer. Die graue Fläche ist das Lot. In Figur 1 wurde die Durchgangsbohrung gelötet, aber keiner Nachbearbeitung unterworfen. In Figur 3 zum Vergleich, wurde die Durchgangsbohrung vier Nachbearbeitungszyklen unterworfen und die plattierte Kupferschicht ist nicht mehr elektrisch durchgängig. Die Durchgangsbohrung der Figur 2 wurde ähnlich Figur 3 vier Nachbearbeitungszyklen unterworfen, der Unterschied ist, daß das Lot in Figur 2 kupferdotiert ist und die plattierte Kupferschicht noch immer elektrisch durchgängig ist.
  • Die Ergebnisse, die in den obigen Figuren abgebildet werden, sind repräsentativ für die Ergebnisse, die übereinstimmend beim Löten, Nachbearbeiten und Prüfen von 8 500 Durchgangsbohrungen erhalten wurden.
  • Eine kupferplattierte Durchgangsbohrung, die vier Nachbearbeitungen mit konventionellem undotiertem Pb/Sn-Lot unterworfen wurde, zeigt im wesentlichen kein auf den Wänden der Durchgangsbohrung verbleibendes Kupfer.
  • Figur 4 zeigt die Kupferdicke, die von den Wänden von Durchgangslöchern gelöst wird, die einem ternären Lot, das mit Kupfer in Anteilen unterhalb des binären Zinn-Kupfers-Eutektikumspunktes, von 0,10 Gewichtsprozent bis 0,20 Gewichtsprozent, ausgesetzt wird. Die Nennzusammensetzung des ternären Lotes in Verhältnissen von Gewichtsprozent war 54 Zinn/26 Blei/20 Indium plus der Kupferdotierung. Die Figur zeigt auch für Vergleichszwecke den Kupferanteil, der in unberührtem, zum Beispiel undotiertem Lot, aufgelöst wird. Die Daten wurden in folgender Weise erhalten: Nullzeit-Kontrollmessungen wurden an Rohkarten durch metallographische Querschnitte vorgenommen. Es gab dort vier Rohkartenverfahren und acht unterschiedliche Komponenten, um einen Hardware-Produkttest für den ungünstigsten Fall vorzustellen. Jede Komponente wurde auf einer Lötfontäne mit der maximalen Menge, die für jedes Kartenverfahren erforderlich ist, nachbearbeitet. Die Lotkontaktzeit wurde für jede Komponente gleich gehalten und variierte leicht für eine unterschiedliche Komponentenart mit der Gesamtlotkontaktzeit bis zu etwa 200 Sekunden. Abschlußmessungen (nach maximaler Anzahl von Nachbearbeitungen) wurden mittels metallographischer Querschnitte an der Bauteilstelle und in der benachbarten zur Bauteilstelle nächstliegenden plattierten Durchgangsbohrung vorgenommen. Alle Datenpunkte wurden für jede Bauteilstelle gemittelt. Alle gemittelten Datenpunkte der Bauteilstellen wurden für jeden Bauteiltyp gemittelt. Die gemittelten Abschlußmessungen wurden von den gemittelten Anfangsmessungen subtrahiert, um die mittlere aufgelöste Kupfermenge zu bestimmen. Diese Werte wurden mit allen Komponenten für jeden der Kupferpegel gemittelt und auf einem Graphen "Kupferauflösung über %-Kupfer im Lot" gedruckt. Mikrophotographische Aufnahmen zum Zeitpunkt Null und nach vier Nachbearbeitungen mit undotiertem Lot und nach vier Nachbearbeitungen mit 0,14 % kupferdotiertem Lot zeigen den Vorteil der Kupferdotierung. Die Figur zeigt, daß in den ternären Loten, die oben erörtert werden, der Anteil an aufgelöstem Kupfer dramatisch mit der Zugabe von Kupferdotierung fällt und weiter fällt, je mehr Dotierstoff bis zu der getesteten Grenze hinzugefügt wird.
  • Insgesamt haben die Versuche gezeigt, daß die Lot zusammensetzungen, die unterhalb des binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunktes ausgewählt werden, für das Löten und die Nachbearbeitung von Kupfer und Kupferplattierungsmaterial aus folgenden Gründen wünschenswert sind:
  • (a) sie können für die Montage und Nachbearbeitung bei Löttemperaturen, die niedriger sind als die Löttemperaturen, die für das Löten mit Lötzusammensetzungen über dem binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunkt erforderlich sind, verwendet werden,
  • (b) sie zeigen verbesserte Ermüdungsintegrität, verglichen mit Lotzusammensetzungen über dem binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunkt,
  • (c) sie lösen Kupfer von dem Werkstück mit einer langsamen Rate auf, vergleichbar mit Loten, die Kupfermengen über dem binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunkt enthalten, und
  • (d) sie zeigen verbesserte Lötbarkeit gegenüber Lotzusammensetzungen über dem binären Zinn-Kupfer-Eutektikumspunkt.
  • Es ist naheliegend für diejenigen, die Fachleute sind, daß, wenn die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll beim Löten und Nachbearbeiten von kupferbeschichteten Leiterplatten ist, sie genauso zum Löten irgendeines Materials anwendbar ist, das Kupfer enthält und für das ein Löten bei niedriger Temperatur wünschenswert oder notwendig ist.

Claims (2)

1. Lotzusammensetzung, geeignet zum Löten von Leiterplatten bei niedriger Temperatur, die eine Kupferauflösung während des Lötens und der Wiedermontage von kupferbeschichteten und kupferenthaltenden elektronischen Bauteilen verhindert, umfassend Zinn, Blei und Indium und als eine Dotierung Kupfer, wobei der Anteil des Kupfers < als Gewichtsanteil) in dem Bereich von mehr als 0,02 % und weniger als 0,9 % liegt und die Anteile von Zinn, Blei und Indium in den folgenden Bereichen (Gew. %) liegen:
Zinn 53 % bis 55 %,
Blei 25 % bis 27 %,
Indium 18 % bis 22 %,
wobei die Gesamtmenge von Zinn, Blei und Indium 100 % beträgt.
2. Lotzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Lot nominell 54 Gew. % Zinn/26 Gew. % Blei/20 Gew. % Indium umfaßt und mit 0,12 bis 0,20 Gew. % Kupfer dotiert ist.
DE69017516T 1989-05-31 1990-05-09 Niedrigschmelzendes kupferdotiertes Weichlot zur Montage und Wiedermontage von Bauelementen. Expired - Lifetime DE69017516T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/359,315 US5011658A (en) 1989-05-31 1989-05-31 Copper doped low melt solder for component assembly and rework

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69017516D1 DE69017516D1 (de) 1995-04-13
DE69017516T2 true DE69017516T2 (de) 1995-10-05

Family

ID=23413297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69017516T Expired - Lifetime DE69017516T2 (de) 1989-05-31 1990-05-09 Niedrigschmelzendes kupferdotiertes Weichlot zur Montage und Wiedermontage von Bauelementen.

Country Status (12)

Country Link
US (1) US5011658A (de)
EP (1) EP0400363B1 (de)
JP (1) JP2825001B2 (de)
KR (1) KR930001686B1 (de)
CN (1) CN1022813C (de)
AU (1) AU617615B2 (de)
BR (1) BR9002559A (de)
CA (1) CA2000301C (de)
DE (1) DE69017516T2 (de)
ES (1) ES2069622T3 (de)
HK (1) HK203696A (de)
PH (1) PH27381A (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2891432B2 (ja) * 1989-12-27 1999-05-17 田中電子工業株式会社 半導体材料の接続方法,それに用いる接続材料及び半導体装置
US5316788A (en) * 1991-07-26 1994-05-31 International Business Machines Corporation Applying solder to high density substrates
US5520752A (en) * 1994-06-20 1996-05-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Composite solders
CA2214130C (en) * 1996-09-19 2003-12-02 Northern Telecom Limited Assemblies of substrates and electronic components
US6280584B1 (en) 1998-07-29 2001-08-28 Applied Materials, Inc. Compliant bond structure for joining ceramic to metal
US6221514B1 (en) * 1999-08-30 2001-04-24 Delphi Technologies, Inc. High-current circuit trace and composition and method therefor
US6216938B1 (en) * 1999-09-30 2001-04-17 International Business Machines Corporation Machine and process for reworking circuit boards
US6490144B1 (en) 1999-11-29 2002-12-03 Applied Materials, Inc. Support for supporting a substrate in a process chamber
US6892925B2 (en) * 2002-09-18 2005-05-17 International Business Machines Corporation Solder hierarchy for lead free solder joint
US6854636B2 (en) * 2002-12-06 2005-02-15 International Business Machines Corporation Structure and method for lead free solder electronic package interconnections
US7309647B1 (en) * 2003-03-05 2007-12-18 Altera Corporation Method of mounting an electroless nickel immersion gold flip chip package
US7111771B2 (en) * 2003-03-31 2006-09-26 Intel Corporation Solders with surfactant-refined grain sizes, solder bumps made thereof, and methods of making same
US6917113B2 (en) * 2003-04-24 2005-07-12 International Business Machines Corporatiion Lead-free alloys for column/ball grid arrays, organic interposers and passive component assembly
US7005745B2 (en) 2004-01-22 2006-02-28 Texas Instruments Incorporated Method and structure to reduce risk of gold embrittlement in solder joints
US20060113683A1 (en) * 2004-09-07 2006-06-01 Nancy Dean Doped alloys for electrical interconnects, methods of production and uses thereof
US20060226199A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Visteon Global Technologies, Inc. Selective soldering of flat flexible cable with lead-free solder to a substrate
US20070138442A1 (en) * 2005-12-19 2007-06-21 Weiser Martin W Modified and doped solder alloys for electrical interconnects, methods of production and uses thereof
CN103697317A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 中山名创力电子有限公司 一种由焊接不良材料制成的电子焊接件
CN107845698A (zh) * 2016-09-19 2018-03-27 无锡市斯威克科技有限公司 高效预涂锡反光焊带
CN108161272A (zh) * 2018-01-30 2018-06-15 无锡市斯威克科技有限公司 一种专用于超薄光伏电池片焊接的低熔点焊带及制备方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2471899A (en) * 1940-07-08 1949-05-31 Spolek Method of separating constituents of alloys by fractional crystallization
US2243278A (en) * 1940-11-09 1941-05-27 Johnson John Alloy for soldering aluminum
US2303193A (en) * 1941-10-04 1942-11-24 Bell Telephone Labor Inc Alloy
GB601029A (en) * 1945-06-20 1948-04-26 William Martin An improved aluminium solder
US2501859A (en) * 1947-10-22 1950-03-28 Western Electric Co Spacer or mold surface for the vulcanization of rubber
US2671844A (en) * 1951-07-26 1954-03-09 Guenther W Laubmeyer Tin solder
DE1204500B (de) * 1960-08-02 1965-11-04 Dr G Laubmeyer Verwendung von Zinn-Blei-Legierungen als Weichlot zum automatischen Tauchloeten
JPS4218219B1 (de) * 1965-05-12 1967-09-20
US3650735A (en) * 1969-04-04 1972-03-21 Luigi Monaco Tin base alloy containing aluminum, zinc and copper
US3607252A (en) * 1969-06-02 1971-09-21 Sperry Rand Corp Solder alloy composition
GB1294801A (en) * 1970-09-17 1972-11-01 Ibm Tin, lead and indium alloys
US4106930A (en) * 1972-02-19 1978-08-15 Asahi Glass Company, Ltd. Solder alloys for soldering difficultly solderable material
FR2282319A1 (fr) * 1974-08-19 1976-03-19 Multicore Solders Ltd Composition de soudage a flux et procede de soudure
JPS5154056A (ja) * 1974-11-08 1976-05-12 Hitachi Ltd Handagokin
GB1461371A (en) * 1975-02-19 1977-01-13 Glacier Metal Co Ltd Bearing alloys
US4357162A (en) * 1979-10-04 1982-11-02 Motorola, Inc. Solder composition
US4396677A (en) * 1980-10-24 1983-08-02 Josef Intrater Metal, carbon, carbide and other composites thereof
JPS58151037A (ja) * 1982-03-02 1983-09-08 Mitsubishi Metal Corp 半導体装置用pb合金ろう材
JPS60166191A (ja) * 1984-02-06 1985-08-29 Nippon Handa Kogyo Kk 耐疲労特性にすぐれたはんだ合金
GB2158459A (en) * 1984-05-05 1985-11-13 Imi Yorkshire Imperial Limited Solder
US4588657A (en) * 1984-11-01 1986-05-13 Rca Corporation Solder composition
US4622205A (en) * 1985-04-12 1986-11-11 Ibm Corporation Electromigration lifetime increase of lead base alloys
JPS6272496A (ja) * 1985-09-26 1987-04-03 Matsuo Handa Kk はんだ合金
US4654275A (en) * 1985-11-27 1987-03-31 Allied Corporation Storage life of Pb-In-Ag solder foil by Sn addition
US4695428A (en) * 1986-08-21 1987-09-22 J. W. Harris Company Solder composition
JP2529257B2 (ja) * 1987-04-22 1996-08-28 住友電気工業株式会社 ヒユ−ズ用導体
JPS63270437A (ja) * 1987-04-24 1988-11-08 Sumitomo Electric Ind Ltd ヒユ−ズ用導体

Also Published As

Publication number Publication date
BR9002559A (pt) 1991-08-13
JP2825001B2 (ja) 1998-11-18
JPH0318497A (ja) 1991-01-28
PH27381A (en) 1993-06-21
CA2000301C (en) 1996-02-06
AU617615B2 (en) 1991-11-28
KR930001686B1 (ko) 1993-03-11
KR900017721A (ko) 1990-12-19
DE69017516D1 (de) 1995-04-13
ES2069622T3 (es) 1995-05-16
EP0400363A1 (de) 1990-12-05
AU5505290A (en) 1990-12-06
CN1022813C (zh) 1993-11-24
EP0400363B1 (de) 1995-03-08
US5011658A (en) 1991-04-30
CN1047639A (zh) 1990-12-12
CA2000301A1 (en) 1990-11-30
HK203696A (en) 1996-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69017516T2 (de) Niedrigschmelzendes kupferdotiertes Weichlot zur Montage und Wiedermontage von Bauelementen.
DE69722476T2 (de) Schnittstelle für Anzeigevorrichtung
DE60117669T2 (de) Weichlot, Oberflächenbehandlungsverfahren von Leiterplatten und Verfahren zum Montieren eines elektronischen Bauteils
DE69632866T2 (de) Bleifreies lot
DE69837224T2 (de) Mit bleifreiem Lötmittel verbundene elektronische Vorrichtung
DE60019651T2 (de) Bleifreies weichlot
DE3401065A1 (de) Kupferlegierungen mit verbesserter loetfaehigkeits-haltbarkeit
DE2424857A1 (de) Loetverbindung zwischen halbleiterchip und substrat
WO2002101105A1 (de) Bleifreies lötmittel
DE10319888A1 (de) Lotmaterial auf SnAgCu-Basis
DE60010590T2 (de) Verwendung einer bleifreien lotlegierungspaste zum herstellen von leiterplatten
DE60109827T2 (de) Bleifreie lötlegierung und diese verwendende elektronischen teile
DE4443459C2 (de) Bleifreies Weichlot und seine Verwendung
DE68911649T2 (de) Verbinden von metallischen Oberflächen.
DE202020105632U1 (de) Spulenkomponente
DE60305119T2 (de) Auslaugbeständige Lötlegierungen für elektrisch leitende Dickfilme auf Silberbasis
DE112010000752T5 (de) Bleifreie Lotlegierung, ermüdungsbeständige Lötmaterialien, die die Lotlegierung enthalten, und kombinierte Produkte, die die Lötmaterialien verwenden
DE102018116410A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer hochtemperaturfesten bleifreien Lotverbindung und hochtemperaturfeste bleifreie Lotverbindung
DE10392947T5 (de) Bleifreie Lötlegierung und bleifreier Anschluß
DE102014224245A1 (de) Lotmaterial und Verbundstruktur
DE112020004409T5 (de) Stiftanschluss, Verbinder, Verkabelung mit einem Verbinder und Regel- bzw. Steuereinheit
DE2259792C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Mehrschichten-Kontaktstücks
EP1429889B1 (de) Bleifreies weichlot, insbesondere elektroniklot
DE19542043A1 (de) Bleifreie Niedertemperaturlegierung und Verfahren zur Bildung einer mechanisch überlegenen Verbindung unter Verwendung dieser Legierung
DE3720594C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: DUSCHER, R., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 7