10, Suppl., S355- Grenzschichtwachstum der Ag-Sn Phasen als Lebensdauerkriterium einer 
Zinn-Silber-Weichlötverbindung unter thermischer Beanspruchung 
phie 24, 133-147 ; i , 
Growth of Ag-Sn intermetallic phases as a life expectancy criterium of a tin- 
1994) silver soft solder joint under thermal strain. 
worths London + K.Voerste, T. Ahrens 
Centrum für Mikroverbindungstechnik in der Elektronik- Forschung und Entwicklung GmbH, 
Neumünster 
ıntologie 7, 58-61 
en Kurzfassung 
2dicin 4, 494-502 
Zur Kontaktierung eines Sensorelementes werden diinne Silberdréhte mit dem Weichlot L- 
SnAg3,5 auf eine Kupfermetallisierung gelötet. Gefordert ist eine garantierte Lebensdauer von 
8000 Stunden bei 150°C. Bei überwiegend thermischer Beanspruchung ist das Wachstum der 
Grenzschicht intermetallischer Ag-Sn Phasen der Mechanismus, der die Lebensdauer bestimmt. 
Ziel der Untersuchung ist die Bestimmung der Abhängigkeit der Phasenschichtdicke sowie des 
Bruchverhaltens von der Zeit und der Temperatur. 
Die Mittelwerte der Messungen liegen deutlich oberhalb der Literaturwerte, die zum Vergleich 
Jerforschungsbe- herangezogen wurden. Entsprechend einer Arrheniusbeziehung werden die Wachstumsge- 
AEs schwindigkeitskonstante und die Aktivierungsenergie ermittelt. Die Extrapolation auf 8000 Stunden 
versitétsklinik Tu- bei 150°C ergibt eine Phasenschichtdicke von ca. 30um. 
istologischen Un- 
Abstract 
A sensor element is connected to a copper metallisation by thin silver wires using a L-SnAg3.5 soft 
solder. A guaranteed lifetime of 8,000 hours at 150°C is required. Under thermal strain, the lifetime 
of the joint is mainly determined by the growth of the Ag-Sn intermetallic phases, owing to their 
poor mechanical properties. The aim of this investigation is to determine the dependency of the 
phase thickness and the fracture bahavior, on the time and temperature. 
The average values of the measurements are larger than the literature values, which were 
examined for comparison. From an Arrhenius plot, the growth rate constants and the activation 
energy were determined. The extrapolation to 8,000 hours at 150 C yields a phase layer thickness 
of about 30 um. 
Einleitung 
In der Elektronik-Fertigung wird zur Kontaktierung von Bauteilkomponenten hoher Stückzahlen 
das Weichlöten verwendet. Im hier vorliegenden Fall soll eine Betriebstemperatur des Sensorele- 
mentes von 150°C realisiert werden. Da das konventionelle Sn63Pb- Weichlot einen relativ 
niedrigen Schmelzpunkt (187°C) hat und damit eine ungünstige homologe Temperatur aufweist, 
wird ein naheutektisches Zinn- Silber- Lot verwendet. Darüber hinaus zeichnet sich das SnAg3,5- 
Lot durch seine gute Korrosionsbeständigkeit aus. 
Um die Lebensdauer einer solchen Weichlötverbindung voraussagen zu können, müssen die 
Zusammenhänge der Bildung und des Wachstums intermetallischer Phasen berücksichtigt wer- 
den. Aus der quantitativen Analyse des Phasenwachstums zu unterschiedlichen Zeitpunkten wird 
durch eine Extrapolation die Lebensdauer der Weichlotverbindung prognostiziert. 
Prakt. Met. Sonderbd. 26 (1995) 683