In einem früheren Blogeintrag habe ich erwähnt, dass der Hauptgrund für halogenfreie Elektronik angeblich der Umweltschutz ist, dass aber die Verwirrung über "welche Halogene und welche Moleküle in welcher Konzentration" den lobenswerten Wunsch nach einer besseren Umwelt von der Realität abgekoppelt und eher zu einem Marketinginstrument gemacht hat. Ungeachtet dessen gibt es einige Fälle, in denen die Leistung des Endprodukts selbst durch das Vorhandensein von Halogenen, in der Regel als ionische Halogenide, direkt beeinflusst werden kann. Aus diesem Grund hat die Indium Corporation vor kurzem eine auf den ersten Blick merkwürdige Kombination entwickelt: eine halogenfreie Lötpaste mit hohem Bleianteil, Indium9.72-HF, für den Die-Attach.
Der halogenbedingte Ausfallmodus für Die-Attach-Lötpasten ist die Korrosion von Drahtbond-Pads auf der Oberseite von Leistungshalbleiterchips, die mit halogenhaltiger Lötpaste an den Leadframe gelötet werden. Viele Hersteller, die hohe Stückzahlen identischer Leistungsbauelemente produzieren, können auch Die-Attach-Drähte (manchmal auch als "Soft solder die attach", SSDA, bezeichnet) verwenden, um die Chips in einem flussmittelfreien Prozess an den Leadframes zu befestigen, aber viele Hersteller bevorzugen die inhärente Flexibilität eines auf Lötpaste basierenden Prozesses für Anwendungen mit mittleren Stückzahlen.
Langjährige Blog-Leser werden sich daran erinnern, dass ich einen Beitrag über Lötmittelspritzer (auch bekannt als Soldersplatter oder Soldersplash) verfasst habe und dass diese durch Blasen aus Lösungsmitteldampf oder Feuchtigkeit verursacht werden können, die während des Reflows aus den Lotpastenablagerungen ausgasen. Beim Zerplatzen können die winzigen Flussmitteltröpfchen oder Lotpartikel von der Oberfläche der Blase über eine ziemliche Entfernung (mehrere Meter) geschleudert werden. Während Lötmittel auf Wirebond-Pads aus Sicht der Zuverlässigkeit eindeutig ein Fehler ist, können bestimmte Drahtbond-Pad-Metallisierungen auch durch Flussmittel korrodieren. Ein schlecht gewarteter Reflow-Ofen kann auch Flussmittelkondensat abtropfen lassen (in der Regel in der Austritts- und Kühlzone), und auch dies kann eine Ursache für organische Materialien auf Drahtbond-Pads sein.
Solange der Bonddraht aus Gold ist und die Drahtbondpads mit einer gleichmäßigen Goldschicht überzogen sind, gibt es keine Probleme (solange die Flussmittelreste abgewaschen werden), da Gold selbst in korrosiven Umgebungen nicht reaktiv ist. Bondpads aus Aluminium (Al) oder Aluminium/Silizium (Al/Si) sind jedoch potenziell reaktiv. Halogenierte Materialien, wie Flussmittel und Overmolding-Massen, können mit ihnen reagieren und entweder die Drahtbond-Zugfestigkeit verringern und/oder den Widerstand der Drahtbondverbindung zu erhöhen, was zu einer lokalen Erwärmung und einem anschließenden thermisch bedingten Versagen der Verbindung führt.Selbst kovalent gebundene Materialien (C-X, wobei X ein Halogen ist) können bei hohen Temperaturen dissoziieren: So funktionieren natürlich auch die verbotenen bromierten Flammschutzmittel.
Die größte Gefahr, dass halogenierte Flussmittel die Drahtbondpads korrodieren, besteht, wenn:
1/ Fertige Baugruppen (zwischen dem Reflow-Prozess und dem Reinigungsprozess) werden vor der Reinigung lange Zeit stehen gelassen; insbesondere wenn sie vor der Reinigung einer hohen Luftfeuchtigkeit (hoher %RH) ausgesetzt werden.
2/ Der Reinigungsprozess ist unzureichend: entweder aufgrund einer schlechten Auswahl der Reinigungslösung, einer schlechten Wartung des Bades, einer unzureichenden "Scheuer"-Energie, die auf die zu reinigende Oberfläche übertragen wird, oder einfach, wenn nicht genügend Zeit für die Reinigung zur Verfügung steht.
Beachten Sie, dass auch die Optimierung von 1/ und 2/ zu einer Korrosion des Bondpads führen kann.
Die Indium9.72-HF-Paste ist sowohl als Typ-3- als auch als Typ-4-Pulver erhältlich, und zwar in den Standard-Hoch-Pb-Legierungen Indalloy 151 (92,5Pb/5Sn/2,5Ag) und Indalloy 163 (95,5/2Sn/2,5Ag). Für größere Formen, die eine zuverlässigere Verbindung erfordern, bieten wir auch Indalloy 164 (92,5Pb/5In/2,5Ag) an. Ein Produktdatenblatt steht selbstverständlich zum Download bereit.
Prost!Andy
