Forschungsberichte zur Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik

Kontaktierungsverfahren und Prozesstechnik für Ultra-Fine-Pitch-Baugruppen
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke

Im Rahmenkonzept des BMBF „Forschung für die Produktion von morgen“ hat der Lehrstuhl FAPS in den letzten Jahren das Forschungsvorhaben „Kontaktierungsverfahren und Prozesstechnik für Ultra-Fine-Pitch-Bauelemente“ bearbeitet und hat das Projekt zusammen mit den Partnern aus dem Verbund Ende April 2010 abgeschlossen. Zielstellungen des Projektes waren zuverlässige elektrische und mechanische Lötverbindungen auf organischen Schaltungsträgern  mittels Flip Chip-Technologie herzustellen und die Herausforderungen des Lötprozesses durch kleinste Bauelement- und Lötstellengeometrien zu beurteilen. In iterativen Schritten konnte innerhalb der Projektlaufzeit die Lötstellengeometrie (klassisches bleifreies Lot) von Flip Chip-Verbindungen auf organischen  Substraten von 80 μm auf 40 μm reduziert und deren Zuverlässigkeit in klimatischen Tests nachgewiesen werden. Durch die Arbeiten ist es möglich, Design-Richtlinien für die Verarbeitung höchstminiaturisierter Bauelemente aufzustellen. In einem weiteren Arbeitspaket zur Kontaktierung von Siliziumhalbleitern wurde das Jetten von schmelzflüssigem Lot zur Bereitstellung kleinster Lotvolumina auf dem Schaltungsträger untersucht. Hierdurch ist es möglich, gezielt mehr Lotvolumen für die Kontaktierung bereitzustellen und so die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Innerhalb der Prozessuntersuchungen für das Reflowlöten waren zwei Aspekte Gegenstand der Forschung. Einerseits konnte gezeigt werden, dass eine definierte aktive Schwingungsanregung des Schaltungsträgers während der Liquidusphase des Lotes zu einer besseren Selbstzentrierung elektronischer Bauelemente führt. In einem weiteren Arbeitspaket konnte nachgewiesen werden, dass durch alternative Schutzgase die Wärmeübertragung verbessert werden kann, wodurch sich die Peaktemperatur während des Konvektionslötens reduzieren lässt. Das Verbundprojekt wurde innerhalb des BMBF vom Projektträger Karlsruhe im Karlsruher Institut für Technologie gefördert und betreut. Als Partner waren SEHO Systems GmbH, Pac Tech Packaging Technologies GmbH, Micro System Engineering GmbH, KSG Leiterplatten GmbH sowie die Lehrstühle MiMed der TU München und der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Uni Erlangen-Nürnberg am Projekt beteiligt.

Inhaltsverzeichnis:

• Umfeld und Zielsetzung des Projektes ProUFP
• Bereitsstellung kleinster Lotmengen bei feinsten Anschlussstrukturen
• Erzeugung variabler Stand-Offs zur Reduzierung der Stressbelastung
• Anlagentechnik und Prozessführung bei Ultra-Fine-Pitch-Baugruppen
• Mögliche Anwendungsfehler
• Zusammenfassung und Ausblick

Preis: 89 € zzgl. 7 % MwSt., 182 Seiten
ISBN-Nr.: 978-3-87525-313-9

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