Flip Chip Bonding mit Umstellung auf bleifreie Lotmaterialien

Fachübergreifende Studienarbeit

Die Hauptaufgabe der Verbindungstechnologien ist es, einzelne Komponenten und Teilsysteme in einem funktionsorientierten elektronischen Gesamtsystem zu vereinigen. Das Packaging ist heute maßgeblich verantwortlich für die Funktionalität, Qualität und Wirtschaftlichkeit von mikroelektronischen Standardprodukten. Damit bestimmen insbesondere die verwendete Technologie, die Materialauswahl und der Aufbau des Systems, die Größe, das Gewicht, die Leistungsfähigkeit, die Handhabbarkeit, die Zuverlässigkeit und zuletzt auch den Marktpreis des entsprechenden Produktes. Diese Parameter beeinflußen endscheidend den Markterfolg. Ein weiterer entscheidender Einflußfaktor für die Neu- und Weiterentwicklung des Packaging ist die dynamische Entwicklung in der Halbleiter- Technologie. In dieser Studienarbeit soll weiterhin die Umstellung von bleihaltigem auf bleifreies Lot implementiert werden. Für die Hersteller von elektronischen Komponenten bricht ab Mitte 2006 eine neue Ära an, denn mit Wirkung zum 01. Juli 2006 treten die neuen EU Richtlinien 2002/95/EG (Verordnung über die Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten) und 2002/96/EG (Verordnung über Elektro- und Elektronik-Altgeräte) in Kraft. Diese Richtlinien verbieten das Neuinverkehrbringen von Geräten die giftige Metalle, wie Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom oder bromierte Flammschutzmittel, enthalten.

Inhaltsverzeichnis

• Zeichen, Benennungen und Einheiten
• 1 Einführung
• 2 Nasschemische Abscheidung
  • 2.1 Aufbau des Abscheidungstools
  • 2.2 Notwendige Wafervorbereitungen für die Flip Chip Technologie
  • 2.3 Analyse der Abscheidungsparameter
  • 2.4 Einflüsse der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle
  • 2.5 Stromloses nasschemisches Abscheiden von Ni/ Au auf Kupfer
    • Stromloses nasschemisches Abscheiden von Ni/ Au auf Aluminium
  • 2.6 Abscheidungsversuche auf an der FHL bedampften 3 Zoll Wafern
    • 2.6.1 Abscheidungsversuche auf Alustäben und Aluplatten
    • 2.6.2 Abscheidung auf 4 Zoll Prozess- Wafern von Infineon Technologies
• 3 Flip- Chip- Hardwarekomponenten
  • 3.1 Positionierungstool CCD-ATC-CNC (Bungard)
    • 3.1.1 Positionierung der Platine
    • 3.1.2 Ansteuerung mittels FillPro
  • 3.2 Dispensanlage EFD 1000XL
  • 3.3 Reflow-Ofen
  • 3.4 SMD - Positionierungs- und Bestückungstool
  • 3.5 Weitere Komponenten (Nadeln, Lotpaste... )
    • 3.5.1 Dispensnadeln
    • 3.5.2 Lotpaste
    • 3.5.3 Platine
• 4 Theoretische Vorbetrachtung
  • 4.1 Der Flip- Chip- Prozess
  • 4.2 Grundlegende Verwendungseigenschaften von bleihaltigem Lot
  • 4.3 Grundlegende Verwendungseigenschaften von bleifreiem Lot
  • 4.4 Patentschriften zur Flip- Chip Technologie
• 5 Praktische Durchführung des Verbindungsprozesses
  • 5.1 Der Flip- Chip- Prozess in der praktischen Durchführung
  • 5.2 Test der mechanischen und elektrischen Lötverbindung
• 6 Fazit und Ergebnisse
• 7 Anhang
• 8 Quellenverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit der Umstellung von Flip- Chip Bonden auf bleifreie Lotmaterialien. Der Fokus liegt auf der Erforschung und Optimierung der verschiedenen Prozessschritte, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Flip- Chip Technologie auch mit bleifreien Loten zu gewährleisten.

• Analyse der Eigenschaften von bleihaltigem und bleifreiem Lot
• Optimierung der Abscheideprozesse für die Flip- Chip Technologie
• Bewertung der verschiedenen Flip- Chip Hardwarekomponenten
• Bewertung des Einflusses von bleifreien Loten auf die mechanische und elektrische Lötverbindung
• Entwicklung von Handlungsempfehlungen für die effiziente und zuverlässige Verwendung von bleifreien Lotmaterialien im Flip- Chip Bonden

Zusammenfassung der Kapitel

• Zeichen, Benennungen und Einheiten: Dieses Kapitel führt die wichtigsten Zeichen, Bezeichnungen und Einheiten ein, die im Kontext der Arbeit verwendet werden.
• 1 Einführung: Die Einleitung gibt einen Überblick über die Bedeutung der Flip- Chip Technologie, die Herausforderungen der Umstellung auf bleifreie Lotmaterialien sowie die Ziele und den Aufbau der Arbeit.
• 2 Nasschemische Abscheidung: Dieses Kapitel widmet sich der detaillierten Analyse der nasschemischen Abscheidungsprozesse, die für die Flip- Chip Technologie notwendig sind. Dabei werden die verschiedenen Parameter, die Einfluss auf die Abscheidung haben, sowie die elektrochemischen Eigenschaften der beteiligten Metalle beleuchtet.
• 3 Flip- Chip- Hardwarekomponenten: Hier werden die relevanten Hardwarekomponenten für den Flip- Chip Bonden Prozess, wie Positionierungstool, Dispensanlage, Reflow-Ofen, SMD-Positionierungs- und Bestückungstool sowie weitere Komponenten, vorgestellt und beschrieben.
• 4 Theoretische Vorbetrachtung: Dieses Kapitel behandelt die theoretischen Grundlagen des Flip- Chip Prozesses sowie die grundlegenden Verwendungseigenschaften von bleihaltigem und bleifreiem Lot. Darüber hinaus werden relevante Patentschriften zur Flip- Chip Technologie betrachtet.
• 5 Praktische Durchführung des Verbindungsprozesses: Dieses Kapitel beschreibt die praktische Durchführung des Flip- Chip Bonden Prozesses mit den jeweiligen Prozessschritten. Es wird zudem die Testung der mechanischen und elektrischen Lötverbindungen beleuchtet.

Schlüsselwörter

Flip- Chip Bonden, bleifreie Lotmaterialien, Nasschemische Abscheidung, Hardwarekomponenten, Lötverbindung, Prozessoptimierung, Zuverlässigkeit, mechanische und elektrische Eigenschaften.

Details

• Hochschule: Fachhochschule Lausitz in Senftenberg
• Note: sehr gut
• Autor: Dipl.-Ing. Jens Markusch (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2006
• Seiten: 63
• Katalognummer: V166175
• ISBN (eBook): 9783640818532
• ISBN (Buch): 9783640821822
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Flip Chip Bonding Bleifrei Verbindungstechnik Bonden Mikrosystemtechnik Lotmaterialien