138 Prakt. Met. Sonderband 47 (2015)
2.6 Scherversuche *
Als Grenzwert fiir das Versagen einer Lotstelle wird der allgemein anerkannte Abfall der Scherfes- ‚ei
tigkeit auf 50% des Ausgangswertes im unbelasteten Zustand herangezogen. Bei diesem Wert wird
davon ausgegangen, dass die Lötstelle durch Rissbildung dermaßen geschwächt ist, dass es bald
zum elektrischen Versagen kommt[4]. An jeweils 5 Bauteilen wurden Scherversuche durchgeführt. . (i
Lot Sn 96,5Ag3Cul,5 * Bi57Sn42Ag1
Padgröße iA |B_ |C_ ıD JA 7 cop
C0201 ' 100 89 | 89 89 k. V*. | 60 53
RO201 64 ow lo low Im 83
RI218 23 28 live lcvele Je
cis | 33 govt Lives [os |
Tabelle 2: Relative Scherfestigkeit in % nach 2000 Temperaturzyklen -40/+125°C oo
*k. V.: kein Versuch
Die Auswertung der Scherversuche ergibt, dass bei beiden Loten bei den kleinen Bauteilen nach )
2000 Temperaturzyklen bei allen Padgrößen es noch zu keinem elektrischen Versagen kommt. Bei sn
den großen Bauteilen ist beim SAC- Lot bei Widerständen und Kondensatoren ein elektrisches Ver- fH
sagen aufgrund thermischer Ermiidung zu erwarten. Ahnlich verhilt es sich bei den Widerstdnden y
der Baugröße R1218 beim BSA-Lot. Hier kommt es zu einem vollständigen Ausfall mit einer rela-
tiven Scherfestigkeit von nur noch 6% nach 2000 Temperaturzyklen. Bei den Kondensatoren mit
großer Padfläche C und D ist die Funktionsfähigkeit noch vorhanden (Tabelle 2). X
1 Zusammenfassung Lk
Es wurde nachgewiesen, dass die Zuverlässigkeit von keramischen Komponenten stark von ihrer
Größe beeinflusst wird. Durch die Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und
FR4-Leiterplattenmaterial führt eine Temperaturwechselbeanspruchung bei großen keramischen
Komponenten zum frühzeitigen Ermüdungsausfall der Lötstelle. Kleine keramische Komponenten ol
(Baugröße 0201) sind bei gleichem Padlayout deutlich weniger stark vom Lotvolumen abhängig als 5
größere keramische Komponenten [5].
Weil das BSA Lot weniger stark ermüdet, kann es bei kleinen Komponenten und auch bei größeren v
Bauteilen mit zur Leiterplatte angepassten thermischen Ausdehnungsverhalten als alternatives Lot
zum SAC-Lot verwendet werden.
4 Literatur
[11.[21,[31,[4],[5] Abschlussbericht AiF —Vorhaben 17.405N: Lotstellenzuverldssigkeit kritischer,
keramischer Bauelemente
