Chemische Nahordnung in Lotmaterialien

Von der EU Kommission wurden zwei Gesetze, das WEEE (Waste from Electrical and Electronic Equipment) und RoHS (Restriction of Hazardous Substances) verabschiedet, die ab 1. Juli 2006 die Verwendung von Blei in niederschmelzenden (bis ca. 220oC) Lotmaterialien verbieten. Für Lote im Temperaturbereich von 220-350 oC ist Blei als Legierungsbestandteil noch erlaubt, da es noch keinen guten und billigen Ersatz dafür gibt. Untersuchungen das Blei durch umweltfreundlichere Substanzen zu ersetzen sind erst angelaufen. Ein COST Projekt (COST MP 0602), an dem wir auch beteiligt sein werden, wird in Kürze beginnen.
Neben dem Ersatz von Blei spielen auch die Grösse der Lotkugeln, die in modernen Lotmaschinen eingesetzt werden, eine große Rolle für die notwendigen Eigenschaften. Es werden jetzt schon Lotkugeln in der Grösse von 50µ Durchmesser in der Industrie verwendet und Versuche mit 25µm sind im Versuchsstadium. Bei dieser Grösse der Lotkugeln hat das Verhältnis von Volumen zur Oberfläche eine immer größere Bedeutung.
In dem beantragten Projekt wollen wir untersuchen ob es an der Oberfläche flüssiger Lotmaterialien zu einer Anreicherung von verschiedenen Legierungskomponenten kommt und ob die Chemische Nahordnung (CSRO) eine Rolle spielt. Da die Oberflächenschicht dieser Lotkugeln die Eigenschaften des Lotes wie z.B. die Benetzung, Oberflächenspannung und die Bildung der Zwischenschicht zwischen Lot und Substrat beeinflussen.
Diese Untersuchungen sollen mit Röntgen-Kleinwinkelstreuung, hiermit wird nur die Oberfläche untersucht, und mit Neutronenstrahlen durchgeführt werden. Mit anderen thermodynamischen Untersuchungen wie z.B. emk-Messungen und Kalorimetrie soll ein besseres Verständnis für die Reaktionen an der Oberfläche von flüssigen Lotlegierungen erreicht werden. Shear Tests, mit dem Lot und verschiedener Substratmaterialien wie: Gold, Kupfer und Nickel sollen durchgeführt werden.
Verschiedenen Modelle werden dann verwendet oder auch entwickelt um die experimentelle Befunde besser erklären und verstehen zu können.
Mit diesem Projekt wollen wir ein besseres Verständnis für die Reaktionen an der Oberfläche von flüssigen Legierungen und Oberfläche und Substrat zu erhalten. Das soll beitragen, die Entwicklung neuer höher schmelzender Lote zu unterstützen um neue und bessere bleifreie Lotmaterialien zu erhalten.