Häufige Ball-Grid-Array-Fehler und wie man sie vermeiden kann

Das Ball-Attach-Verfahren ist zugegebenermaßen nicht so spannend wie andere Verfahren, beispielsweise die Flip-Chip-Bestückung oder das 2,5D- und 3D-Packaging. Wenn ich früher in den Nachrichten von Fortschritten beim Packaging und den aufregenden Innovationen in diesem Bereich gelesen habe, dachte ich mir: „Nun, im Vergleich dazu ist das Ball-Attach-Verfahren wirklich langweilig.“

Auch wenn das Ball-Attach-Verfahren fälschlicherweise als trivial angesehen werden kann, sind die entsprechenden Lötschritte dieser Technik in der Tat komplex und umfassen viele Variablen, die das endgültige Ball-Attach-Package beeinflussen können. Sollten Leser auf diese häufigen Probleme beim Ball-Attach-Verfahren stoßen, bietet die Indium Corporation glücklicherweise Produkte, die diese Herausforderungen meistern können.

Das standardmäßige Ball-Attach-Verfahren umfasst normalerweise zwei Schritte: einen Preflux-Schritt und den eigentlichen BGA-Bestückungsschritt. Der Preflux-Schritt ist erforderlich, weil der Reflow-Prozess bei der Bestückung der Oberseite des Substrats, beispielsweise bei Flip-Chip-Gehäusen, eine schlechte Lötbarkeit auf den Pads der Unterseite des Substrats verursacht. Anders ausgedrückt: Das Reflowing eines Flip-Chip-Gehäuses bei 240 °C, das anschließende Abwaschen der Rückstände bei 95 °C, das Trocknen des Gehäuses bei 130 °C und das anschließende Auftragen der Formmasse bei 130 °C kann die Lötbarkeit der unteren BGA-Pads verändern. Das kann frustrierend sein, weil diese Pads noch gar nicht benutzt wurden! Daher ist ein Preflux-Schritt erforderlich, um die Integrität der unteren BGA-Pads zu schützen.

Und was sind nun die häufigsten Fehler, die dabei auftreten können? Schlecht lötbare Verbindungen führen hauptsächlich zu einer geringen Scherfestigkeit und somit zu einem möglichen Versagen der Verbindung. Dies macht sich besonders bei schwer lötbaren Pad-Metallisierungen bemerkbar, beispielsweise Kupfer-OSP. Eine schlechte Lötbarkeit kann auch dazu führen, dass sich keine Lötstelle bildet, was NWO-Fehler (Non-Wet-Open) und letztlich offene Schaltkreise verursacht.

Ein weiterer häufiger Fehler infolge des Preflux-Schritts ist der Substratverzug. Substrate, die für die Halbleitermontage verwendet werden, sind in der Regel recht dünn und neigen dazu, sich beim Erhitzen zu verziehen. Ein verzogenes Bauteil in einem Mobiltelefon oder einem Fahrzeugsensor kann dauerhafte Auswirkungen haben, sodass Defekte bereits beim Preflux-Schritt behoben werden sollten.

Doch was bedeutet das alles? Das Ball-Attach-Verfahren ist zwar komplex und birgt das Potenzial für viele Defekte, aber die Indium Corporation hat Lösungen für diese Probleme! Besonders hervorzuheben ist unser neuestes Ball-Attach-Flussmittel WS-823, ein bewährtes, einstufiges Ball-Attach-Flussmittel, das den kostspieligen und zu Verzug führenden Preflux-Schritt überflüssig macht. WS-823 ist ein halogenfreies, wasserlösliches Flussmittel, das für ein einstufiges Ball-Attach-Verfahren entwickelt wurde, bei dem der Preflux-Schritt entfällt, um zuverlässige Ball-to-Pad-Verbindungen herzustellen. Die üblichen Probleme, die beim Preflux-Schritt eines Substrats entstehen, werden mit diesem Flussmittel nicht nur reduziert, sondern gänzlich beseitigt!

Wenn Sie mehr über die BGA-Flussmittel der Indium Corporation erfahren möchten, besuchen Sie unsere Website unter diesem Link.