No-Clean-Lötpaste für Clip-Bonding-Chipanschlüsse

Ich bin gerade zurück aus Malaysia, wo ich einen unserer Großkunden besucht habe, der seit vielen Jahren unsere bleireiche (Pb-reiche) auftragbare NC-SMQ75 Lötpaste verwendet. Es gibt keine Überraschungen dabei, aber was viele Leute nicht realisieren ist, dass die NC-SMQ75 Lötpaste als No-Clean-Material in vielen Stromchipanschluss-Anwendungen verwendet werden kann. Ich [ACM] habe mich mit meinem Freund SzePei Lim [SPL], unserem technischen Bereichsleiter in Kuala Lumpur, über die revolutionäre NC-SMQ75 Paste unterhalten:

[ACM] Erzähl mir bitte mehr über NC-SMQ75. Was macht sie zu diesem einzigartigen Material?

[SPL] Indium's NC-SMQ75 No-Clean-Chipanschluss-Lötpaste ist eine der aufkommenden Materialklassen der Indium Corporation, die auf “ENR” (extrem niedriger Rückstand) Flussmitteln basiert: diese haben Rückstandskonzentrationen von 4% oder weniger nach dem Reflow. Die NC-SMQ75 hinterlässt lediglich 4 Gew.-% Flussmittel: also etwa 0,4 Gew.-% einer 90%w/w Metalllötpaste. Dies ist die Lötpaste mit dem geringsten Rückstand, von der wir wissen, dass sie in der Hochleistungshalbleitermontageindustrie häufig verwendet wird. Die NC-SMQ75 No-Clean Lötpaste ist unser Bestseller in der Chipanschlussanwendung auf Leiterrahmen für Leistungsbauelemente wie aufsteckbare Leiterrahmen und gestapelte, steckbare Chips auf Leiterrahmen Sie kann entweder aufgetragen oder aufgedruckt werden, und der Reflow kann sowohl in einer Formiergas- als auch in einer Stickstoffumgebung durchgeführt werden.

[ACM] Was bedeutet “No-Clean” bei hochtemperaturigen Leistungshalbleiter-Chipanschlussanwendungen? Es unterscheidet sich erheblich von der normalen No-Clean-Lötpastenverwendung.

[SPL] Es gibt ein paar große Unterschiede: Der Stromfluss in Leistungshalbleitern ist vertikal (von oben nach unten oder umgekehrt) und verläuft nicht zwischen benachbarten Leitern, wie bei der Oberflächenmontage (SMT, Surface Mount Technology). Außerdem ist die Baugruppe mit einem feststoffgefüllten Material auf Epoxidbasis überschmolzen.

Eine hohe Spannung und dünne Chips ergeben in Kombination daher eine signifikante Feldstärke über den Chip. Ein ENR-Flussmittel mit harten, harmlosen Rückständen und geringem Widerstand (gute elektronische Eigenschaften) ist deshalb entscheidend. Diese Art von Rückständen ermöglicht außerdem ein gutes Bonding mit der Spritzgussbeschichtung, um einer Delaminierung während des Temperaturwechsel- und MSL-Tests vorzubeugen. Kunden, die diese Paste in No-Clean-Anwendungen anwenden, berichten, dass sobald das Reflow-Profil optimiert wurde, um das Voiding und die Rückstandskonzentrationen zu minimieren, die endgültige überschmolzene Komponente für viele Anwendungsarten, einschließlich der Automobilindustrie, geeignet ist.

[ACM] Gibt es einen Kompromiss zwischen einer ENR-No-Clean Lötpaste und dem Reduzieren von Voiding?

[SPL] Ein Kunde muss beim Optimieren seines Reflow-Profils vorsichtig sein, um das Voiding zu minimieren. Dies gilt sowohl für die ENR-Pasten, wie auch für andere Arten. Die NC-SMQ75 hat jedoch wiederholt bewährt, indem sie einem Reflow unterzogen werden kann und dabei in vielen kleineren Chipanwendungen, insbesondere kleiner als 10 x 10 mm, weniger als insgesamt 5% Voids auftreten.

[ACM] Lötpasten neigen in der Regel beim Reflow stark zum “Spucken”, und hinterlassen unerwünschte Flussmittelspritzer auf den Drahtbondinseln. Kann man sie als eine No-Clean-Paste verwenden, auch in einer mit Draht verbundenen Anwendung?

[SPL] Ja. Es mag vielleicht überraschen, dadurch dass sie sehr geringe Rückstände hinterlässt kann die NC-SMQ75 als eine richtige No-Clean-Lötpaste verwendet werden, selbst in Leistungs-Chipanschlussanwendungen, bei denen anschließende Schritte das Drahtbonden beinhalten. Wir haben mit mehreren Kunden Erfahrungen gesammelt, bei denen das Design und die Platzierung der Paste optimiert werden kann, um das Problem des Ausspucken von Flussmittel auf die Drahtbondinseln möglichst gering zu halten. Und wir können Unterstützung anbieten, wenn diese benötigt wird. Am besten funktioniert das bei Anwendungen, bei denen weniger als 5 Drahtbondinseln pro Komponente vorliegen. 

[ACM] Gibt es spezielle Vorsichtsmaßnahmen, die für die Beurteilung von NC-SMQ75 hinsichtlich der No-Clean-Leistungsanwendungen getroffen werden müssen?

[SPL] Gerätetypen für Leistungshalbleiter erfahren eine schnelle Entwicklung, da sich die Kunden wegen den elektrischen Ansprüche der Geräte von den dünnen Drahtbonds zu robusteren Anwendungen mit Kupferklemmen hinbewegen. Chips werden ebenfalls dünner: bis zu 50 Mikrometer in einigen Fällen. Wie bei allen Anwendungen gibt es keinen einzelnen Satz von anwendbaren Industriestandardtestmethoden, es werden Tests im Großmaßstab an mehreren Chargen der Komponenten und Pastenchargen empfohlen, um ausreichende Daten zu gewährleisten, um klare Entscheidungen zu treffen über die Nützlichkeit der Lötpaste im endgültigen Montageprozess.

Gelegentlich beobachtet man eine Unverträglichkeit mit einem speziellen Halbleiterchip. Wir wissen aber, dass dies selten vorkommt. Das technische Personal von Indium Corporation kann beim Evaluierungsverfahren Unterstützung anbieten, um den Kunden dabei zu helfen auf was sie achten müssen. Zusätzlich verfügen ich und meine Kollegen über große Erfahrung in der Verwendung von NC-SMQ75 bei No-Clean-Clipanschlussanwendungen. Die Kompatibilität des wieder aufgeschmolzenen Flussmittelrückstands mit verschiedenen Arten von Spritzgussbeschichtungen ist in der Regel sehr gut, wobei die Sumitomo G700 Serie eine der besten zu sein scheint, obwohl Hitachi, Panasonic und andere möglicherweise ebenfalls geeignet sind.

Kunden, die einen gewöhnlichen Konvektionsofen verwenden, die für Hochtemperaturanwendungen modifiziert wurde, müssen sicherstellen, dass die N2-Strömungsrate stabil ist und eine kontrollierte Sauerstoffkonzentration im unteren ppm Bereich durch den Ofen vorliegt.

[ACM] Verstehe ich das richtig, es werden neue No-Clean-Pasten mit geringerem Voiding und extrem niedrigem Rückstand für Leistungshalbleitergeräte entwickelt: Ist das wahr?

[SPL] Ja, unsere Forschungs- und Entwicklungsteams in den USA und China, die von Dr. Ning-Cheng Lee geleitet werden, entwickeln sogar mehr Lötpasten für No-Clean-Clipanschlüsse in diesem Markt. Einige davon können möglicherweise auch für unsere neue HTPbF (Hochtemperatur, bleifreie) Drop-In-Chlipanschlusspaste verwendet werden, das BiAgX®-Materials. Allerdings dauert die Implementierung noch ein paar Monate.

SzePei, vielen Dank für Ihre lehrreichen Informationen Vielen Dank für den Mondkuchen, den Sie uns letzten Monat geschenkt haben und genießen Sie Ihr Mondfest! 

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