DE1665768B1 - Verfahren zum erhoehen der sicherheit des elektrischen kon taktes und zum verbessern der loetbarkeit der an elektrischen bauelementen vorhandenen stromzufuehrungen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Sicherheit des elektrischen Kontaktes und zum Verbessern der Lötbarkeit der an elektrischen Bauelementen vorhandenen Stromzuführungen.
• Die Ausfälle mechanischer und elektronischer Geräte sind hauptsächlich auf die Ausfälle der benutzten elektrischen Schalt-Bauelemente und deren Lötverbindungsstellen zurückzuführen.
• Um einwandfreie stoffschlüssige Lötverbindungen herzustellen - dies ist vor allem in der Massenproduktion von besonderer Bedeutung, wo hohe Zuverlässigkeitsanforderungen gestellt werden -, müssen die auf den Oberflächen der Bauteile befindlichen Korrosionsschichten vollständig beseitigt werden. Dies gelingt nicht immer und ist auch schwer überschaubar, wo Schalt- und Bauelemente auf kleinstem Raum dicht gepackt zusammengebaut werden. Es entstehen hierbei unter anderem die sehr gefürchteten kalten Lötstellen und Kontaktunterbrechungen, die unter Umständen zum Ausfall komplizierter Geräte führen und zu schwerwiegenden Folgeerscheinungen Anlaß geben können. Den technischen Lötverfahren, gleichgültig ob es sich um Schwallötungen oder Tauchlötungen u. a. handelt, haftet der Mangel an Benetzungsfähigkeit der zu verbindenden Teile an.
• Zur Behebung dieser Nachteile ist es bereits bekannt, während des Lötvorganges der Lötstelle sogenannte Lötflußmittel zuzuführen. Diese Lötlußmittel besitzen einen leicht basischen oder sauren Charakter und beizen deshalb die an der Lötstelle befindlichen Korrosionsschichten weg. Abgesehen davon, daß es oftmals schwierig ist, die Flußmittel an die Lötstelle zu bringen, verursachen diese sogar im Laufe der Zeit eine verstärkte Korrosion der Lötstelle; man muß sie daher nach dem Lötvorgang wieder von der Lötstelle entfernen.
• Es ist weiterhin bekannt, die zu verlötenden Kontaktflächen mit einer dünnen Edelmetallschicht zu überziehen. Dieses Verfahren ist jedoch naturgemäß sehr teuer. Auch müssen beide zu verlötenden Kontaktflächen mit Edelmetall beschichtet sein.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontaktsicherheit der Lötstellen an Stromanschlußelementen elektrischer Bauelemente und die Sicherheit der Lötstelle selbst durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf die Anschlußelemente zu erhöhen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine wenigstens Indium enthaltende Schicht aufgebracht wird.
• Durch den vorliegenden Vorschlag wird somit der Mangel an Benetzungsfähigkeit und die Neigung zur Korrosion dadurch vermieden, daß den stoffschlüssigen Lötverbindungen vorher ein bestimmt gewählter Zusatz eines Metallelements mit guten Diffusionseigenschaften und hoher Benetzungsfähigkeit, wie es bei Indium der Fall ist, zugeführt wird.
• Die große Diffusionsgeschwindigkeit und Legierfähigkeit dieses Elements führt auch unter ungünstigen Bedingungen, z. B. bei Abwesenheit von Flußmitteln an schwer zugänglichen Stellen, zur Beseitigung aller Korrosionsschichten, wodurch einwandfreie Lötverbindungen gewährleistet sind.
• Lote mit Indiumzusatz sind an sich bekannt und können handelsüblich bezogen werden. Dies betrifft aber nicht die vorliegende Erfindung. Eine Erniedrigung des Schmelzpunktes von Loten durch Beigabe von Indium, wie dies bei den bekannten Loten mit Indiumzusatz bezweckt wird, ist hier nicht beabsichtigt. Es geht bei der Erfindung allein um den sicheren Abbau von Korrosionsschichten auf den zu verlötenden Oberflächen der Bauteile.
• Das vorgeschlagene Verfahren kann auf zweierlei Weise durchgeführt werden. Um immer einen optimalen Benetzungsgrad durch Abbau der Oberflächenkorrosionsschichten auf Bauteilen zu erzielen, sind folgende Wege möglich: 1. Das Indium wird auf den zu verlötenden Bauteilen in einer Stärke von bis zu 1 #tm auf galvanischem Wege aufgebracht.
• a) Zur Verbesserung der Lötfestigkeit kann auf die galvanisch niedergeschlagene Indiumschicht eine weitere Schicht aus Zinn (Sn), Silber (Ag) oder Gold (Au) ebenfalls auf galvanischem Wege aufgetragen werden. b) Die galvanisch aufgetragene Indiumschicht kann aber auch, weil Indium sehr stark zur Legierung neigt, mit einer galvanisch auf dem Bauteil erzeugten Schicht aus Zinn, Silber oder Gold unterlegt sein.
• Die Stärke der zusätzlichen. galvanisch aufgetragenen Schichten liegt ebenfalls in der Größenordnung bis zu 1 @.m.
• 2. Das Indium kann auch in gewissen Fällen, nämlich wenn galvanische Prozesse wegen der Empfindlichkeit der Bauelemente vermieden werden sollen, durch Tauchen der zu verlötenden Bauteile in indiumhaltige Metallschmelzen erfolgen. Bevorzugte Schmelzbäder sind wie folgt zusammengesetzt: a) 1 bis- 30 Gewichtsprozent Indium; 70 bis 99 Gewichtsprozent Zinn; Badtemperatur z. B. 260°C; b) 0,5 bis 40 Gewichtsprozent Indium, Rest Zinn und Blei im eutektischen Gemisch; Badtemperatur z. B. 260°C; c) Indium 80 Gewichtsprozent; Zinn 20 Gewichtsprozent; d) Indium 5 bis 80 Gewichtsprozent, Rest Blei; Badtemperatur z. B. +240'C.
• Die unter 1,a) und b) aufgeführten galvanisch beschichteten Oberflächen lassen sich besonders gut anwenden bei allen Anschlußdrähten von elektrischen Bauelementen, wie Transistoren, Dioden, Kondensatoren, kompletten Baugruppen der Elektronik und deren lötmäßige Verschaltung auf Leiterbahnen und -platten. Gleicherweise erlaubt dieses Verfahren die großtechnische Herstellung von stets gut lötbaren Oberflächen von Schaltdrähten aus Kupfer und anderen Metallen. Entsprechend vorbereitete Anschlußdrähte besitzen, wenn sie nach den Vorschlägen der vorliegenden Erfindung oberflächlich belegt sind, gute Kontaktiereigenschaften mit besonders schwer lötbaren Metallen, wie Aluminium u. dgl.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement mit Anschlußdrähten dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Indiumschicht versehen sind.
• F i g. 1 zeigt das elektrische Bauelement 1 mit den beiden Anschlußdrähten 2.
• F i g. 2 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnittes II in F i g. 1. Der Anschlußdraht 2 besteht aus dem eigentlichen Draht 3, der von einer aus Indium bestehenden oder wenigstens Indiumenthaltenden Schicht 4 umgeben ist.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Erhöhen der Sicherheit des elektrischen Kontaktes und zum Verbessern der Lötbarkeit von Stromanschlußelementen elektrischer Bauelemente durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf die Anschlußelemente, d adurch gekennzeichnet, daß eine wenigstens Indium enthaltende Metallschicht aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen auf galvanischem Wege mit einer Indiumschicht von etwa 1 #tm versehen werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Indiumschicht auf galvanischem Wege eine weitere Schicht aus Zinn, Silber oder Gold ebenfalls auf galvanischem Wege in einer Stärke von etwa 1 t.m aufgetragen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem galvanischen Auftragen der Indiumschicht auf die Stromzuführungen diese mit einer etwa 1 #tm starken Schicht aus Zinn, Silber oder Gold auf galvanischem Wege versehen werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens aus Indium bestehende Schicht auf die Stromzuführungen durch Tauchen in ein Bad einer Metallschmelze erfolgt, die Indium enthält.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus 1 bis 30 Gewichtsprozent Indium und 70 bis 99 Gewichtsprozent Zinn besteht.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus 0,5 bis 40 Gewichtsprozent Indium und Rest aus Zinn und Blei im eutektischen Gemisch besteht. B.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus 80 Gewichtsprozent Indium und 20 Gewichtsprozent Zinn besteht.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze aus 5 bis 80 Gewichtsprozent Indium und Rest Blei besteht.