Bernhard Lange, Texas Instruments

Der maßgebende Faktor der Vergussmassen der IC -Gehäuse ist die Feuchteempfindlichkeit, die in der J-STD-020 durch entsprechende Klassen geregelt ist. Ab Juli 2004 ist hier die maximale Spitzentemperatur TC auf 260 °C hochgesetzt worden, wobei der Hersteller über dieser Temperatur qualifiziert, der Anwender aber unter der Temperatur die Bauteile im Lötprozess verarbeiten muss. Um die Lötwärmebeständigkeit mit den hohen Prozesstemperaturen zu gewährleisten, müssen neue Vergussmassen hergestellt werden.

Auf Brom und Antimon als Beimischung wird aus Umweltgründen dabei verzichtet. Auch ein neuer Chip-Kleber, bzw. eine temperaturstabile Lötverbindung für die Verbindung Chip und Träger wurde notwendig. Die Restfeuchtigkeit hat einen wesentlichen Ei nfluss auf den „Popkorn“-Effekt, je höher die Prozesstemperatur ist. Auch die Delamination und eventuelle Bonddraht-Abrisse erhöhen sich mit steigenden Temperaturen durch Nachlassen der Haftfähigkeit der Kunststoffmassen. Bei Nacharbeiten und Fehlerbehebungen durch Handlöten treten zusätzlich Stressfaktoren auf.

Die an die Vergussmassen gestellten Anforderungen für die hohen Prozesstemperaturen sind groß:

• sie dürfen nicht weiter aushärten, damit schrumpfen oder spröde werden,
• für die Qualifizierung werden die Bauteile 1000 h bei 170°C gelagert,

Lötverbindungen im und außerhalb des Gehäuses müssen eine Ni-Sperrschicht tragen um das Durchwachsen der Intermetallischen Phase zu verhindern.

Für die Anschlussflächen der IC-Bauteile wird in den meisten Fällen Mattzinn verwendet. Durch Umschmelzen wird die Whiskerbildung stark vermindert, so dass keine schädlichen Auswirkungen zu befürchten sind. Alternativ können die Anschlussflächen auch mit einer NiPdAu-Schicht versehen werden. Gold und Palladium werden im Lötprozess abgelöst und die eigentliche Fügestelle entsteht mit der Ni-Schicht.

Damit ist die Benetzungsfreudigkeit an der Fügestelle stark eingeschränkt. Verwendung findet diese Oberfläche in der Hauptsache bei bedrahteten Bauteilen. Die Anschlussflächen der BGAs sind in der Regel aus einer SnAgCu-Legierung. Eine Mischbestückung mit SnPb im Lötprozess wird nicht empfohlen da es durch die unterschiedlichen Schmelztemperaturen der Lotlegierungen zu keiner 100%igen Vermischung kommt. Zur Kennzeichnung der Lotlegierung der Solderballs wird die Jedec JESD 97 herangezogen, wobei hausspezifische Änderunegn vorgenommen werden. Auf dem Bauteil wird das „green Package“ mit einem „G“ gekennzeichnet, bei Rollenware ist das Label entsprechend gekennzeichnet.

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