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Bleifreie Zinn-Silber-Kupfer-Lote Die Auswirkung von Silber, Nickel und Germanium auf löttechnische und mechanische Eigenschaften von SAC-Loten

Autor / Redakteur: Udo Grimmer-Herklotz* / Claudia Mallok

Die Umstellungen auf bleifreie Lötverfahren sind vollzogen. Nun steht der Feinschliff der bekannten bleifreien Legierungen an. Dieser Beitrag zeigt die Untersuchungsergebnisse zum Einflusses von Nickel und Germanium auf den mikrostrukturellen Aufbau der Lötstellen. Zudem werden die mechanischen Eigenschaften von Zinn-Silber-Kupfer-Loten sowie die Benetzung und Kupfer-Ablegierung in Abhängigkeit vom Silberanteil dargestellt.

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Zinn-Silber-Kupfer-Lot (kurz: SAC-Lot) ist wohl die am weitesten verbreitete Legierungsfamilie unter den bleifreien Elektronikloten. Speziell die SAC-Lote mit Silberanteilen von 3,0 und 3,8% standen seit Anbeginn der Entwicklung bleifreier Lötprozesse im Mittelpunkt Fokus der Forschung. Die vergleichsweise geringe Schmelztemperatur und eine gute Lötbarkeit der SAC-Lote mit daraus resultierenden zuverlässigen Lötergebnissen machte diese Lotgruppe zur ersten Wahl der „RoHS-Pioniere“ der Elektronikbranche.

Grafische Darstellung der Preise für Silber seit dem Jhar 2007 (Archiv: Vogel Business Media)

Neben einer Vielzahl von Sn-Cu-Loten mit diversen Dotierungen ist die Nachfrage an niedrig silberhaltigen bleifreien Loten, insbesondere für die Flow-Lötprozesse, stark gestiegen. Dies ist nicht zuletzt auf die stark schwankenden Edelmetallkurse der letzten Jahre zurück zuführen.

Seit der Umstellung auf die bleifreie Löttechnik beschäftigt sich die Industrie auch mit den preisgünstigen „Low-SAC-Loten“. Felder Löttechnik hat frühzeitig die Vorteile der Low-SAC-Legierungen sowie der Dotierung dieser Lote mit Nickel und Germanium erkannt und die Entwicklungen forciert.

Elektroniklote von Felder Löttechnik: Produktreihe mit Nickel-Germanium-Dotierung (Archiv: Vogel Business Media)

Die diversen bekannten Dotierungen wie Ni, Ge, wurden mehrfach untersucht und deren positiven Einflüsse in den Standardloten auf SnCu- und SnAgCu-Basis belegt.

Nickel verbessert demnach die thermomechanischen Eigenschaften der Lötstelle, während Germanium die Oberflächenspannung des schmelzflüssigen Lotes reduziert. Ein weiterer Effekt von Germanium ist eine deutliche Krätzereduzierung in offenen Wellenlötprozessen von bis zu 70%!

Die Ergebnisse der vorliegenden Studien belegen, dass die NiGe-Elektroniklot-Produktreihe von Felder exakt in der Entwicklungsrichtung der bleifreien Löttechnik in der internationalen Elektronikindustrie liegt.

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