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Elektronik – Häufig gestellte Fragen

Ich stelle eine Oxidation meiner Kupfer-Leadframes nach der endgültigen Aushärtung des Gusses fest.  Ich möchte meine Baugruppen keiner Säurereinigung unterziehen und meine Kosten nicht erhöhen. Gibt es Alternativen? plus minus

Dies ist ein häufiges Problem, mit dem Unternehmen, die integrierte Schaltkreise montieren, konfrontiert sind.  Das Aushärten nach dem Formen, das endgültige Aushärten und das Ausbacken werden in einem Batch-Prozess in einem Ofen durchgeführt. Die Temperaturen für diesen Prozess können über 200 o C überschreiten, und führen in einer Luftatmosphäre zur Oxidation der Kupfer-Leadframes.

Die beste Alternative ist die Verwendung einer inerten Atmosphäre im Nachbehandlungsofen. Die meisten Standardöfen für diesen Prozess sind nicht für die Verwendung einer inerten Atmosphäre ausgelegt. Es gibt mehrere Anbieter, die Öfen mit inerter Atmosphären für diesen Prozess herstellen. Das ideale O₂2 ppm-Werte für diesen Prozess sind <1000 ppm.Bei diesen O₂2 ppm-Konzentrationen kann eine gute Endhärtung erreicht und die Kupfer-Leadframes für die Oxidation eliminiert werden. Die anfänglichen Kosten für den Austausch der Öfen sind vielleicht etwas zu hoch, aber die Gesamtbetriebskosten werden gesenkt und die Qualität der Baugruppe wird verbessert, ganz zu schweigen von der Beseitigung potenzieller Umweltprobleme bei der Entfernung von Kupferoxid durch Säureätzung und Reinigung mit entionisiertem Wasser.

Air Products bietet das Intelligent Nitrogen Control System (INCS) an, das die O₂2 ppm-Werte im Aushärteofen überwachen und einen konstanten O₂2 ppm-Wert aufrechterhalten kann, während es gleichzeitig den Stickstoffverbrauch kontrolliert.  Wenden Sie sich an Air Products. Wir bewerten Ihre Prozesse und unterstützen Sie bei der Umstellung auf eine inerte Atmosphäre nach der Formhärtung.

 

Unzureichender Underfill-Fluss ist ein häufiges Problem bei der Flip-Chip-Montage und wird durch mehrere Faktoren verursacht. Das vorherrschende Problem sind Verunreinigungen, die nach der Montage im Reflow zurückbleiben. Die primäre Verunreinigung sind Flussmittelrückstände. Auch wenn Sie die Baugruppe nach dem Reflow-Prozess reinigen, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Flussmittel zurückbleibt, hoch. Die meisten Flussmittel polymerisieren während des Reflow-Prozesses an Luft oder bei hohen O2 ppm-Werten (> 500 O2 ppm). Die derzeitigen Reinigungsverfahren sind möglicherweise nicht effizient genug, um alle Rückstände unter dem Flip-Chip zu entfernen. Der Schlüssel liegt darin, eine inerte Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon zu verwenden, um hohe O2-Werte zu eliminieren. Der hohe O2-Gehalt führt dazu, dass das Flussmittel polymerisiert und schwer zu reinigen ist.

Unzureichender Underfill-Fluss ist ein häufiges Problem bei der Flip-Chip-Montage und wird durch mehrere Faktoren verursacht. Das vorherrschende Problem sind Verunreinigungen, die nach der Montage im Reflow zurückbleiben. Die primäre Verunreinigung sind Flussmittelrückstände. Auch wenn Sie die Baugruppe nach dem Reflow-Prozess reinigen, ist die Wahrscheinlichkeit, dass Flussmittel zurückbleibt, hoch. Die meisten Flussmittel polymerisieren während des Reflow-Prozesses an Luft oder bei hohen O2 ppm-Werten (> 500 O2 ppm). Die derzeitigen Reinigungsverfahren sind möglicherweise nicht effizient genug, um alle Rückstände unter dem Flip-Chip zu entfernen. Der Schlüssel liegt darin, eine inerte Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon zu verwenden, um hohe O2-Werte zu eliminieren. Der hohe O2-Gehalt führt dazu, dass das Flussmittel polymerisiert und schwer zu reinigen ist.

Die beste Verfahrensmethode ist die Verwendung eines O2-ppm-Gehalts von etwa 100 ppm. Dies bietet zwei Vorteile: 1) Sie verringern das Risiko der Flussmittelpolymerisation und ermöglichen gute Ergebnisse nach der Reinigung, und 2) das Flussmittel bleibt länger aktiv, wodurch die Benetzungseigenschaften verbessert werden und eine zuverlässige Lötstelle entsteht.

Air Products kann Sie bei der Bewertung Ihrer Prozesse unterstützen und Lösungen für Ihre Prozesse in diesem Bereich anbieten.

Diese Frage wurde bereits in der Vergangenheit gestellt, und die Free Air Ball (FAB)-Formung unter Verwendung von Formiergas (5% H22/ 95% N2.2) ist beim Kupferdrahtbonden sehr verbreitet. FAB unter Verwendung von Kupfer wurde untersucht und obwohl die meisten Leute glauben, dass Kupfer nicht oxidiert, dies ist jedoch der Fall. Wenn FAB an der Luft durchgeführt wird, bildet sich eine dünne Oxidschicht auf der Kugel, und es ist ein größerer Kraftaufwand erforderlich, um die Verbindung zwischen dem Draht und dem Verbindungspad für den integrierten Schaltkreis (IC) herzustellen. Diese größere Kraft kann Mikrorisse unter dem Verbindungspad verursachen, die bei einigen Kupferdrahtbondprozessen schwer zu beobachten und zu sehen sind. Um die Bildung dieser Oxidschicht zu verhindern, wird dringend Formiergas empfohlen.

Air Products kann verschiedene Lieferoptionen für das Formiergas anbieten, von vorgemischten Gasflaschenbündeln bis hin zu Mischsystemen vor Ort. Wir verfügen über das Wissen und die Erfahrung, um sichere Lösungen für Ihre IC-Montageprozesse bereitzustellen und Ihren Prozess zu verbessern.

Wir bewerten derzeit die Verwendung von Kupferdraht anstelle von Golddraht in unserem Drahtbondverfahren. Bei unserer Umstellung von Gold- auf Kupferdraht haben wir die Verwendung von Formiergas (5% H2/ 95% N2) für die Kugelformung implementiert. Benötigen wir Formiergas für Kupferdraht? plus minus

Diese Frage wurde bereits in der Vergangenheit gestellt, und die Free Air Ball (FAB)-Formung unter Verwendung von Formiergas (5% H22/ 95% N.2) ist beim Kupferdrahtbonden sehr verbreitet. FAB unter Verwendung von Kupfer wurde untersucht und obwohl die meisten Leute glauben, dass Kupfer nicht oxidiert, dies ist jedoch der Fall. Wenn FAB an der Luft durchgeführt wird, bildet sich eine dünne Oxidschicht auf der Kugel, und es ist ein größerer Kraftaufwand erforderlich, um die Verbindung zwischen dem Draht und dem Verbindungspad für den integrierten Schaltkreis (IC) herzustellen. Diese größere Kraft kann Mikrorisse unter dem Verbindungspad verursachen, die bei einigen Kupferdrahtbondprozessen schwer zu beobachten und zu sehen sind. Um die Bildung dieser Oxidschicht zu verhindern, wird dringend Formiergas empfohlen.

Air Products kann verschiedene Lieferoptionen für das Formiergas anbieten, von vorgemischten Gasflaschenbündeln bis hin zu Mischsystemen vor Ort. Wir verfügen über das Wissen und die Erfahrung, um sichere Lösungen für Ihre IC-Montageprozesse bereitzustellen und Ihren Prozess zu verbessern.

 

Krätze ist ein Abfallprodukt, das zwar zurückgewonnen werden kann, aber mit hohen Kosten verbunden ist. Krätze verursacht Probleme bei der Wartung des Equipments und verringert dessen Betriebszeit. Es gibt eine Vielzahl von Krätzehemmern, die auf der Oberfläche des Löttopfes verwendet werden können, aber seien Sie vorsichtig bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihren Prozess. Man muss die verwendete Chemie kennen und wissen, ob sie sich nachteilig auf die Maschine und die Mitarbeiter auswirkt. Diese Chemikalien werden über dem Lot im Lottiegel platziert und bilden eine Schicht über dem geschmolzenen Lot, um die Metalloxidbildung zu reduzieren.

Die Chemikalien müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Das Abdecken mit einem Krätzhemmer ist eine Möglichkeit, den Topf zu schützen, aber das vom Wellengenerator kommende Lot wird der Luft ausgesetzt, was zu Krätze führt und sich wiederum an den Zuleitungen der Komponenten festsetzen und Kurzschlüsse bilden kann. Ein weiteres potenzielles Problem bei der Verwendung eines Schlackehemmers ist, dass sich Partikel auf der Unterseite der Platte ansammeln und zu Defekten und aggressiven Reinigungsprozessen führen können.

Eine weitere Methode ist die Verwendung von inertem Stickstoff, der zur Abdeckung des Wellenbereichs oder für ein vollständig inertisiertes Wellenlotsystem genutzt werden kann. Der Einsatz von Stickstoff kann die Krätze wirksam reduzieren, indem er die Luft über dem Löttopf verdrängt und eine Schutzatmosphäre über dem Wellengenerator bildet, die die Mikrokrätze reduziert.

Abgesehen von den Vorteilen der Krätze-Reduzierung durch die Verwendung einer inerten Atmosphäre, kann man Vorteile wie eine bessere Benetzung des Lots in den plattierten Durchgangslöchern (PTH) oder der Trommelfüllung erzielen. 

Es gibt mehrere Gründe für eine unzureichende Füllung des PTH während des Wellenlötens. Der Hauptgrund ist eine schlechte Benetzung, die auf Oxidation der Leitungen, Oxidation im Fass, zu wenig Fluss usw. zurückzuführen ist. Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Fassfüllung ist die Verwendung einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff, wodurch die Benetzung erhöht wird des Lots in den Zylinder, indem Luft verdrängt wird, was wiederum dazu führt, dass Ihre aktuelle Flussmittelchemie effizienter arbeitet. Sie können auch ein aggressiveres Flussmittel verwenden, das eine intensive Reinigung nach der Welle erfordert und zusätzliche Kosten verursacht.

Ein weiterer Vorteil ist, dass man auf eine weniger aktive Flussmittelchemie umstellen kann, um die pro Leiterplatte benötigte Menge an Flussmittel zu reduzieren.  Fehler im Wellenlötprozess erfordern eine kostenintensive manuelle Nacharbeit. Durch die Verwendung einer Stickstoffabdeckung im Wellenlötprozess können die häufigsten beobachteten Defekte effektiv reduziert werden.

Die Verwendung einer inerten Atmosphäre beim Wellenlöten reduziert verschiedene Defekte, einschließlich Brückenbildung, Lotzapfen, und verbessert das Problem der Hohlraumbildung. Die Füllung der Durchgangslöcher wird ebenfalls verbessert. Die Reduzierung ist vom O abhängig (2) ppm-Werte und die Art des verwendeten Inertisierungssystems. Unsere Arbeit in diesem Bereich hat zu einer Verringerung der Gesamtfehlerzahl um über 50% geführt. Die Reduzierung von Krätze ist ebenfalls ein Vorteil, den wir im Laufe der Jahre mit unserer Technologie erreicht haben. Hier sehen Sie ein Diagramm, das einer unserer Kunden zur Fehlerreduzierung unter Verwendung einer inerten Atmosphäre für SAC 305 beim Wellenlöten geliefert hat.

PCB assembly chart

Air Products hat ein Stickstoffinertisierungskit der 3. Generation entwickelt - NitroFAS ™ Inert Wave Soldering (IWS), das bei großen EMS- und OEM-Unternehmen mit über 200 installierten Systemen erfolgreich eingesetzt wird. Unsere IWS-Einheiten können Krätze um mehr als 85% bei niedrigen Stickstoffdurchflussraten reduzieren, um die Gesamtbetriebskosten zu minimieren.

Lassen Sie sich von Air Products dabei unterstützen, Ihre Herstellungskosten zu senken, die Produktivität zu verbessern, die Umweltbelastung zu reduzieren und die Qualität Ihrer bestückten Leiterplatten zu erhöhen.  Mit unserem innovativen Equipment und unserem Team von Branchenexperten entwickeln wir die beste Lösung für Sie und Ihren Prozess.

Concerned about reflow issues and looking for a wider processing window? plus minus

HDI (high density interconnection boards) assembly with small geometry components can pose many assembly issues. With the smaller components, most likely a Type 4 (30–38, micron ball size) or Type 5 (15–25, micron ball size), solder powder paste will be used. This allows for an increase in solder volume for smaller footprints and provides an improved solder joint. The flux chemistries will vary; however, most assembly houses use a no clean formulation.

When using the small micron solder powder, there is a tendency for the powder to oxidize at a faster rate during the reflow process. This is due to the increase in surface volume and less oxide dissolution into the solder mass. In an air atmosphere reflow process for lead-free solder, the flux chemistries begin to polymerize and lose fluxing capacity, leading to poor wetting, insufficient solder joints, and other defect issues.

Using a nitrogen atmosphere in the reflow furnace, with a maximum oxygen level of 1000 ppm in the reflow zone, provides a wider processing window and less assembly processing issues. The nitrogen atmosphere reduces the polymerization of the flux, allowing for enhanced solder wetting and improved solder joint quality. Another added benefit of using nitrogen is that the solder powder will not oxidize and allows for improved wetting.

If you are interested in understanding how the use of nitrogen in your SMT (surface mount) reflow process can improve your HDI assembly process and reduce costs, please contact Air Products for an evaluation of your assembly process and learn how our team of experts can assist you.