Ermittlung des Kriechverhaltens von Loten bei hoher homologer Temperatur mittels Laserextensometrie

  1. Prof. Dr. Holger Frenz and
  2. Alois Wehrstedt
  1. J. Villain and
  2. T. Qasim

Published Online: 31 MAY 2007

DOI: 10.1002/9783527610310.ch40

Kennwertermittlung für die Praxis

Kennwertermittlung für die Praxis

How to Cite

Villain, J. and Qasim, T. (2007) Ermittlung des Kriechverhaltens von Loten bei hoher homologer Temperatur mittels Laserextensometrie, in Kennwertermittlung für die Praxis (eds H. Frenz and A. Wehrstedt), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. doi: 10.1002/9783527610310.ch40

Editor Information

  1. Fachhochschule Gelsenkirchen, Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften, 45877 Gelsenkirchen, Germany

Author Information

  1. Fachhochschule Augsburg, Fachbereich Elektrotechnik, Augsburg, Germany

Publication History

  1. Published Online: 31 MAY 2007
  2. Published Print: 9 DEC 2002

ISBN Information

Print ISBN: 9783527306749

Online ISBN: 9783527610310

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Keywords:

  • Kennwertermittlung;
  • Kriechverhalten von Loten;
  • hohe homologe Temperatur;
  • Laserextensometrie;
  • bleifreie Lote;
  • bleihaltige Lote;
  • viskoplastischer Ansatz;
  • Zeit-Temperaturverschiebung;
  • Zeit-Spannungsverschiebung

Summary

In modernen Elektroniken werden die Lötstellen bei homologen Temperaturen > 0,5 eingesetzt (homologe Temperatur = Betriebstemperatur [K]/Schmelztemperatur [K]). Die hierbei auftretenden Kriech- und Relaxationsbelastungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe (Silizium, Kunststoff, Metall) führen langzeitig zur Schädigung der Lötstelle. Die Kenntnis des Kriechverhaltens dieser Lote ist deshalb zur Bestimmung der Zuverlässigkeit, auch unter Einsatz von Simulationsmethoden, von hoher Bedeutung. Da in Europa ab 2006/2007 toxisches Blei in Weichloten nicht mehr eingesetzt werden darf [1] und die Betriebstemperaturen besonders in der Automobilelektronik weiter bis auf ca. 180 °C in den nächsten Jahren steigen werden, muss auch das Kriechverhalten bleifreier Lote im Vergleich zu bleihaltigen Loten untersucht werden.

Mittels Laserextensometrie wird das Kriechverhalten von bleihaltigen und bleifreien Weichloten (Sn60Pb40, Sn96,5Ag3,5, SnZn9, Sn42Bi58) an Mini-Zugproben (Durchmesser 1 mm) bei homologen Temperaturen von 0,65 bis 0,95 und bei homologen Spannungen größer als 5 × 10−5 ermittelt (homologe Spannung = Lastspannung/Schubmodul). Die Ergebnisse erlauben das Kriechverhalten mittels eines viskoplastischen Ansatzes auf der Basis der Zeit-Temperatur- und Zeit-Spannungsverschiebung zu beschreiben. Weiterhin werden die Aktivierungsenergien und Spannungsexponenten aus dem sekundären Bereich der Kriechkurve bestimmt. Die ermittelten Werte gehen als Parameter in FEM-Simulationen ein.