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
- Einführung
- Nasschemische Abscheidung
- Aufbau des Abscheidungstools
- Notwendige Wafervorbereitungen für die Flip Chip Technologie
- Analyse der Abscheidungsparameter
- Einflüsse der elektrochemischen Spannungsreihe der Metalle
- Stromloses nasschemisches Abscheiden von Ni/Au auf Kupfer
- Stromloses nasschemisches Abscheiden von Ni/Au auf Aluminium
- Abscheidungsversuche auf an der FHL bedampften 3 Zoll Wafern
- Abscheidungsversuche auf Alustäben und Aluplatten
- Abscheidung auf 4 Zoll Prozess-Wafern von Infineon Technologies
- Flip-Chip-Hardwarekomponenten
- Positionierungstool CCD-ATC-CNC (Bungard)
- Positionierung der Platine
- Ansteuerung mittels FillPro
- Dispensanlage EFD 1000XL
- Reflow-Ofen
- SMD - Positionierungs- und Bestückungstool
- Weitere Komponenten (Nadeln, Lotpaste...)
- Dispensnadeln
- Lotpaste
- Platine
- Positionierungstool CCD-ATC-CNC (Bungard)
- Theoretische Vorbetrachtung
- Der Flip-Chip-Prozess
- Grundlegende Verwendungseigenschaften von bleihaltigem Lot
- Grundlegende Verwendungseigenschaften von bleifreiem Lot
- Patentschriften zur Flip- Chip Technologie
- Praktische Durchführung des Verbindungsprozesses
- Der Flip-Chip-Prozess in der praktischen Durchführung
- Test der mechanischen und elektrischen Lötverbindung
- Fazit und Ergebnisse
- Anhang
- Literaturverzeichnis/Quellen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Umstellung des Flip-Chip-Bondens auf bleifreie Lotmaterialien. Die Zielsetzung besteht in der Analyse der notwendigen Prozessanpassungen und der Evaluierung der Ergebnisse. Der Fokus liegt auf der praktischen Umsetzung und der Bewertung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der bleifreien Lötverbindungen.
- Nasschemische Abscheidung von Nickel/Gold auf verschiedenen Substraten
- Charakterisierung der Flip-Chip-Hardwarekomponenten und des Prozesses
- Vergleich der Eigenschaften von bleihaltigen und bleifreien Lotmaterialien
- Praktische Durchführung und Test der bleifreien Flip-Chip-Verbindung
- Bewertung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen für die industrielle Anwendung
Zusammenfassung der Kapitel
Zeichen, Benennungen und Einheiten: Dieses Kapitel definiert wichtige Zeichen, Benennungen und Einheiten, die im Rahmen der Arbeit verwendet werden. Es dient als Glossar und sichert die einheitliche Verwendung der Fachbegriffe.
Einführung: Die Einleitung präsentiert das Thema der Arbeit – die Umstellung auf bleifreie Lotmaterialien im Flip-Chip-Bonding – und skizziert den Aufbau und die Zielsetzung der Untersuchung. Es wird die Bedeutung der bleifreien Technologie im Kontext der Umweltauflagen und der langfristigen Zuverlässigkeit der Verbindungen herausgestellt.
Nasschemische Abscheidung: Dieses Kapitel beschreibt detailliert den Prozess der nasschemischen Abscheidung von Nickel/Gold auf verschiedenen Substraten (Kupfer, Aluminium). Es analysiert die relevanten Abscheidungsparameter, die Einflüsse der elektrochemischen Spannungsreihe und dokumentiert die Ergebnisse von Versuchen an verschiedenen Wafern und Substraten. Der Fokus liegt auf der Optimierung der Prozessparameter für eine zuverlässige und reproduzierbare Abscheidung.
Flip-Chip-Hardwarekomponenten: Dieses Kapitel charakterisiert die im Flip-Chip-Prozess verwendeten Hardwarekomponenten, wie das Positionierungstool, die Dispensanlage, den Reflow-Ofen und weitere Hilfsmittel. Es beschreibt die Funktionsweise und die Bedeutung jeder Komponente für die Qualität der Lötverbindung. Die detaillierte Beschreibung der einzelnen Komponenten und ihrer Interaktion im Prozess ist zentral.
Theoretische Vorbetrachtung: Dieses Kapitel beschreibt den Flip-Chip-Prozess theoretisch und vergleicht die Eigenschaften von bleihaltigen und bleifreien Lotmaterialien. Es beleuchtet die grundlegenden Unterschiede und Herausforderungen bei der Umstellung. Die Bedeutung von Patentschriften für die Flip-Chip-Technologie wird ebenfalls kurz erläutert.
Praktische Durchführung des Verbindungsprozesses: Dieses Kapitel dokumentiert die praktische Durchführung des Flip-Chip-Bonding-Prozesses mit bleifreien Lotmaterialien. Es beschreibt die einzelnen Prozessschritte detailliert und erläutert die durchgeführten Tests zur Überprüfung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Lötverbindungen. Die Ergebnisse dieser Tests sind entscheidend für die Bewertung der Eignung des bleifreien Lots.
Schlüsselwörter
Flip-Chip-Bonding, bleifreie Lotmaterialien, nasschemische Abscheidung, Nickel/Gold, Reflow-Prozess, Lötverbindung, Zuverlässigkeit, Prozesssicherheit, Industrielle Anwendung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Arbeit: Umstellung des Flip-Chip-Bondens auf bleifreie Lotmaterialien
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Arbeit untersucht die Umstellung des Flip-Chip-Bonding-Prozesses von bleihaltigen auf bleifreie Lotmaterialien. Im Fokus steht die Analyse der notwendigen Prozessanpassungen und die Evaluierung der Ergebnisse bezüglich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Lötverbindungen.
Welche Themen werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit umfasst die nasschemische Abscheidung von Nickel/Gold auf verschiedenen Substraten (Kupfer, Aluminium), die Charakterisierung der verwendeten Hardwarekomponenten (Positionierungstool, Dispensanlage, Reflow-Ofen etc.), einen Vergleich der Eigenschaften bleihaltiger und bleifreier Lotmaterialien, die praktische Durchführung des Flip-Chip-Bonding-Prozesses mit bleifreiem Lot und die abschließende Bewertung der Ergebnisse und Schlussfolgerungen für die industrielle Anwendung.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in Kapitel zu Zeichen, Benennungen und Einheiten, einer Einführung, der nasschemischen Abscheidung, den Flip-Chip-Hardwarekomponenten, einer theoretischen Vorbetrachtung, der praktischen Durchführung des Verbindungsprozesses, einem Fazit und Ergebnissen, einem Anhang und einem Literaturverzeichnis.
Wie wird die nasschemische Abscheidung detailliert beschrieben?
Das Kapitel zur nasschemischen Abscheidung beschreibt den Prozess der Abscheidung von Nickel/Gold auf Kupfer und Aluminium. Es werden die relevanten Abscheidungsparameter analysiert, der Einfluss der elektrochemischen Spannungsreihe beleuchtet und die Ergebnisse von Versuchen an verschiedenen Wafern und Substraten dokumentiert. Ziel ist die Optimierung der Prozessparameter für eine zuverlässige und reproduzierbare Abscheidung.
Welche Hardwarekomponenten werden im Detail beschrieben?
Die Arbeit charakterisiert detailliert die im Flip-Chip-Prozess eingesetzten Hardwarekomponenten, einschließlich des Positionierungstools (Bungard CCD-ATC-CNC), der Dispensanlage (EFD 1000XL), des Reflow-Ofens, des SMD-Bestückungstools und weiterer Komponenten wie Dispensnadeln und Lotpaste. Die Funktionsweise und Bedeutung jeder Komponente für die Lötverbindungsqualität wird erläutert.
Wie werden bleihaltige und bleifreie Lotmaterialien verglichen?
Die Arbeit vergleicht die grundlegenden Verwendungseigenschaften von bleihaltigen und bleifreien Lotmaterialien. Die theoretische Vorbetrachtung beleuchtet die Unterschiede und Herausforderungen bei der Umstellung auf bleifreie Materialien.
Wie wird die praktische Durchführung des Prozesses dokumentiert?
Das Kapitel zur praktischen Durchführung dokumentiert detailliert den Flip-Chip-Bonding-Prozess mit bleifreien Lotmaterialien, inklusive der einzelnen Prozessschritte. Die durchgeführten Tests zur Überprüfung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Lötverbindungen und deren Ergebnisse werden ebenfalls ausführlich dargestellt.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Flip-Chip-Bonding, bleifreie Lotmaterialien, nasschemische Abscheidung, Nickel/Gold, Reflow-Prozess, Lötverbindung, Zuverlässigkeit, Prozesssicherheit und industrielle Anwendung.
Was ist die Zielsetzung der Arbeit?
Die Zielsetzung ist die Analyse der notwendigen Prozessanpassungen bei der Umstellung des Flip-Chip-Bondens auf bleifreie Lotmaterialien und die Evaluierung der Ergebnisse bezüglich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften der bleifreien Lötverbindungen.
- Quote paper
- Marcel Wittek (Author), 2006, Flip Chip Bonden - Umstellung auf bleifreie Lotmaterialien, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/87357
