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Ermüdungsrißausbreitung in Sn-Pb- Weichlötverbindungen
K.Voerste, T.Ahrens, M.H.Poech, T.Ramm, C.F.Seemann, CEM gGmbH, Neumünster
Kurzfassung
Elektronische Bauelemente und Leiterplatten werden überwiegend mittels SnPb -Weichloten in
Massenprozessen gelötet. Unter Einsatzbedingungen werden die Weichlötverbindungen durch
thermische Wechselbeanspruchung zyklisch deformiert. Eigenerwärmung von Bauelementen und
Unterschiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten führen zu Dehnungsdifferenzen
zwischen den verschiedenen Komponenten einer Elektronik- Baugruppe. Die thermische
Dehnung der Bauelemente und Leiterplatten wird mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfaßt. Die
fortschreitende Ermüdigungsschädigung in der Lötverbindung wird mittels Rasterelektronen-
mikroskop und Schliffbildern nach Temperaturwechseln analysiert. Hierfür wurde die
Rißausbreitung im Weichlot in mehreren Schliffebenen an SMD- Kondensatoren untersucht. Die
rend Versuchsergebnisse zeigen, daß Rißbildung und Rißausbreitung durch Kriechverformung
zend stattfinden.
, bei
somit
ırven
na Einleitung
eine
In der Baugruppenfertigung ist das Weichlöten mit naheutektischen Zinn- Blei- Loten eine
gängige Verbindungstechnologie [1]. Bei Temperaturbeanspruchung ist das Weichlot in einer
Baugruppe das schwächste Glied. Alle benachbarten Werkstoffe haben einen höheren
Verformungswiderstand als das Lot. Da die Verformungsfähigkeit des Lotes hoch ist, werden
mechanische Beanspruchungen in steifen Aufbauten überwiegend durch Dehnung des Lotes
abgebaut. Die Beanspruchung der Bauelemente und Träger bleibt dabei gering. Zyklische
; Beanspruchungen erschöpfen die Verformungsfähigkeit des Lotes und führen aufgrund von
Werkstoffermüdung durch LCF (low cycle fatigue) zum Bruch der Lötverbindung [2]. In diesem
Beitrag werden die Stadien, die zur Materialermüdung führen, untersucht.
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