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Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen für Lieferempfehlung für Leiterplatten für die COB-Montage bei Anwendung des Ultraschall- bzw. des Thermosonic-Drahtbondverfahrens auf galvanisch bzw. chemisch abgeschiedenen Metallschichten bis spätestens 31.Dezember 2008

Vorwort

Die Chip-on-Board (COB-)-Technik gewann und gewinnt als moderne Baugruppentechnologie der Elektronik zunehmend an Bedeutung. Wesentlich für diese Entwicklung ist ihr Potential im Bezug auf Volumen-, Material-, und Kosteneinsparung. Ein wesentlicher Kostenfaktor ist hierbei die Leiterplatte, die insbesondere bezüglich des Drahtbondens bestimmten Eigenschaften genügen muss. Gerade im Kostensinne dürfen diese Anforderungen nur so hoch wie nötig und nicht so groß wie möglich sein. Im Sinne der multifunktionalen Leiterplatte, auf der in Mischmontagetechniken sowohl SMD- und Flip Chip-Löten als auch das Drahtbonden im US-Wedge/Wedge- sowie im TS-Ball/Wedge-Verfahren möglich sein muss, steigen die Anforderungen an die Leiterplatte und speziell deren Finishmetallisierung noch. Diese muss nicht nur metallurgisch den verschiedenen Mikrofügeverfahren möglichst universell angepasst sein, sondern insbesondere auch hinsichtlich der Topographie und damit der Rauhigkeiten. Immer dünner werdende Bonddrähte führen auch zu geringeren Rauhigkeitswerten, so denn die Richtlinien (z.B. DVS-Merkblatt?2811) für qualitätsgerechte Bondungen eingehalten werden sollen. Um möglichst alle Anforderungen an drahtbond- bare Leiterplatten zu erfassen, wurde im Januar 2001 nach umfangreicher Diskussion in Fachkreisen unter Federführung der Arbeitsgruppe Bonden – genauer: aus der Untergruppe A2.4 Bonden der Arbeitsgruppe A2 Fügen in Elektronik und Feinwerktechnik im Technischen Ausschuss des Deutschen Verbandes für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS) – eine Lieferempfehlung für Leiterplatten veröffentlicht [1]. In den vergangenen Jahren wurde davon rege Gebrauch gemacht, wie sich in der Branche immer wieder zeigte. Gegenwärtig ist jedoch festzustellen, dass sich sowohl die Leiterplattentechnologien und Metallisierungen, wie auch die Drahtbondverfahren teilweise enorm weiterentwickelt haben. Dies betrifft z.B. kleinere Strukturgrößen und alternative Fini- shes wie Ni/Flash-Pd/Flash-Au oder chemisch Ag. Diesen neuen Anforderungen sollte auch die im Folgenden noch einmal dargestellte Lieferempfehlung aus dem Jahr 2001 angepasst werden. Die Autoren bitten daher die fachkompetenten Leser die Liefer- empfehlung kritisch zu prüfen und Änderungsvorschläge, Hinweise, usw. bis zum 31.?Dezember?2008 den Autoren mitzuteilen. Die Lieferempfehlung soll dann Anfang?2009 in überarbeiteter Form erneut veröffentlicht werden, wobei wir bereits heute für die Zuarbeiten danken.

Am 29.?August feierte die HAM-Präzision-Swiss Andreas Maier AG in Altstätten mit Gästen ihr 25-jähriges Bestehen. In erster Linie werden Bohrer und Fräser für die Leiterplattenindustrie produziert, neuerdings auch Dental- und Medizinalwerkzeuge. Der PLUS-Redaktion wurde zu diesem Anlass ein Blick in die Produktion gewährt.

HAM Swiss

HAM

Im schwäbischen Schwendi gründete 1969 Dipl.-Ing. Andreas Maier die Hartmetallwerkzeugfabrik Andreas Maier als Garagenwerkstatt, die Standard- und Sonderwerkzeuge aus Vollhartmetall für die Automobil- und Automobilzulieferindustrie herstellte. Die Bohrer und Fräser wurden selbst konstruiert und geschliffen. 1971 kam die Produktion von Vollhartmetall-Werkzeugen für die Leiterplattenindustrie hinzu. Dieser Sektor entwickelte sich in den folgenden Jahren zum zweiten Standbein des Unternehmens. 1975 folgte der Neubau einer Produktionsstätte auf dem heutigen Firmengelände. 1981 wurde die Produktion von PKD-Diamant-Werkzeugen aufgenommen. Im Lauf der Zeit wurde die HAM-Produktpalette um Wendeschneidplattenwerkzeuge und gelötete Hartmetallwerkzeuge erweitert. In den vergangenen Jahren kamen Produkte für die Medizintechnik sowie Laserkristalle hin- zu.

Flache Buchsenleiste

Kompaktes Stapeln von Leiterplatten bei begrenzten Platzverhältnissen ermöglicht die mit 2,2?mm Bauhöhe flach ausgelegte Buchsenleistenserie 6061 von W+P PRODUCTS. In Kombination mit den Stiftleistenserien 712 und 7072 realisiert sie Leiterplattenabstände ab 1,7?mm. Die Stiftleisten unterstützen mit einer Isolierkörperhöhe von 1,0?mm die Platz sparende Board-to-Board-Verbindung.

Bei der Entwärmung setzt AT&S auf metallbasierte Substrate (IMS – Insulated Metallic Substrates). Diese werden unter dem Namen TC – Thermal Conductive PCB, in den Werken Klagenfurt und Fehring gefertigt. Im Folgenden wird diese Technologie vorgestellt.

Wo immer elektronische Bauteile am Werk sind, entwickelt sich Wärme. Und die muss weg. Denn Wärme im Übermaß setzt Baugruppen, Geräten und Apparaten auf Dauer gehörig zu. Das kann bis zum Totalausfall führen. Schuld daran sind zum einen die steigende Funktions- und Anschlussdichte der Bauelemente und die damit einhergehende Miniaturisierung und erhöhte Packungsdichte. Zum anderen werden die Anwendungen stets anspruchsvoller und damit steigen nicht nur die Kosten für ein Bauelement sondern zugleich auch das Problem einer kostengünstigen und zugleich wirksamen Wärmeableitung.

Monatliches ZVEI-Konjunkturbarometer

ZVEI-Monitor

Kunden spezifische Systemforderungen – Viel Aufwand, fraglicher Nutzen

Sensibilisierung, Antiterrorregelungen und unternehmensinterne Organisation

2. Zoll-Sicherheits-Konferenz des ZVEI – Risikoanalyse im Außenhandel

electronica 2008 – ZVEI gestaltet attraktives Forenprogramm

Gemeinsames Schulungsangebot von ZVEI und PIEK

ZVEI-Services GmbH – Aktuelle Seminartermine 2008

Der Wert von Teiledaten als Produktionsressource wird vielfach grob unterschätzt. Das bleibt beinahe unbemerkt, solange der Prozess gut läuft. Ist dies jedoch nicht der Fall, dann beeinträchtigt ihr Fehlen die Produktivität und den Durchsatz und ihre Generierung kann sehr kosten- und zeitaufwendig sein. Die Automatisierung des Prozesses zur Erstellung von Teiledaten kann zu qualitätvolleren, beständigeren Teiledaten führen und die durchschnittliche Zeit zur Produktumstellung um mehr als 80?% verkürzen. // 

Parts data is a grossly undervalued manufacturing resource, which goes almost unnoticed when working well, but when not working well will rob the manufacturing process of efficiency and throughput and can be very costly & time consuming to create. Automating the process of parts data creation can result in better quality, more consistent parts data, and may reduce the average NPI time by as much as 80?%.

Am 25. und 26.?Juni?2008 fand im Erlebnisbergwerk Merkers bei Eisenach das dritte „Wir gehen in die Tiefe"-Seminar für aktuelle Trends in der Aufbau- und Verbindungstechnologie statt. Neben den Fachvorträgen war das Networking und der Erfahrungsaustausch ein wichtiger Teil dieser Veranstaltung, an der 130?Personen, darunter Fach- und Führungskräfte aus Produktion, Entwicklung und Qualitätsmanagement sowie Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung teilnahmen.

Auch Neulinge brauchen sich nicht notwendigerweise umfangreiches Know-how über flexible Leiterplatten aneignen, wenn sie glauben, dass diese Technologie eine mögliche Lösung für ihr neues Produkt bietet. Mit dem richtigen Partner erhält man die entsprechende Beratung und vermeidet eventuelle, kostenintensive Fehler in der Lieferkette. Im Folgenden werden Hinweise für die richtige Partnerwahl gegeben.

Für eine fundierte Auswahl des Partners ist zu bedenken, dass nur ganz wenige Anbieter von Leiterplatten in allen Bereichen optimales Know-how mitbringen – die meisten haben sich auf ein bestimmtes Gebiet spezialisiert. Im Idealfall muss der gewählte Anbieter also genau die Fähigkeiten mitbringen, die den Anforderungen des eigenen Produktes entsprechen. In diesem Auswahlprozess sind fünf entscheidende Kriterien zu berücksichtigen, damit man den passenden Anbieter finden kann.

Neues AOI-Konzept

PowerSpector von Marantz, erhältlich bei pb?tec, ist eine äußerst flexible und leistungsfähige AOI-Platt- form, die wahlweise als Tischgerät oder Inline-Version zur Verfügung steht. Die Systeme können in jeder Stufe der Prozesskette eingesetzt werden: direkt nach dem Schablonendruck zur Überprüfung des Pastenauftrags, im Anschluss an den Bestücker zur Überwachung der Bauteilplatzierung für Pin-in-Paste-Prozesse, sowie nach dem Reflow-/Wellenlöten zur Verifizierung von Bau- elementen und Lötstellen.

Am 1. Juli 2008, auf den Tag genau 40 Jahre nach der Gründung wurde das Jubiläum der Firma Koenen gebührend gefeiert. Nach dem Empfang der zahlreichen Gäste bei der KOENEN GmbH fand ein Expertenforum über zukunftsweisende Themen statt, an das sich Werksführungen anschlossen. Höhepunkt der Jubiläumsfeier war der Festabend.

Das definierte Aufheiz- oder Abkühlverhalten einer Probe wird mittels einer definierten Leistungszufuhr und einem thermisch transienten Tester gemessen. Das Ergebnis wird durch die Strukturfunktion veranschaulicht.

Ein innovatives Messverfahren ermöglicht die zerstörungsfreie thermische Charakterisierung elektronischer Bauelemente. Die Wärmepfade von einzelnen Bauelementen und ganzen Baugruppen lassen sich präzise analysieren und anschaulich darstellen.

Die Christian Koenen GmbH veranstaltete am 3.?Juli?2008 einen Tag der offenen Tür, um ihren Kunden und Interessenten das neu eröffnete Application Center der KOENEN Group vorzustellen. Zudem wurden Vorträge und ausgiebig Gelegenheit zum Networking geboten.

Nach der Begrüßung zählte Harald Grumm, der das Application Center leitet, dessen Ziele und Aufgaben auf. Damit sollen vor allem die Kunden unterstützt und deren Prozesse verbessert werden, wozu auch Schulungen und Workshops angeboten werden. Gleichzeitig sollen Partnerschaften mit Kunden und Lieferanten sowie mit Partnerfirmen, die Produkte für die Elektronikproduktion anbieten und im Application Center demonstrieren, gepflegt und dabei Materialien, Werkzeuge und Geräte aufeinander abgestimmt werden. Das Wissen soll sich so multiplizieren. Weiterhin sollen die eigene Fertigung optimiert, neue Produkte entwickelt und neue Materialien erprobt werden.

Liebe Mitglieder, liebe Interessenten,

in diesem Jahr können wir bereits jetzt auf einige interessante Aktivitäten mit Beteiligung der IMAPS zurückblicken. Nachdem es uns gelungen war, die bisher in den USA ansässige CICMT (Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies) im April erstmals außerhalb der USA in München zu veranstalten, können wir darüber hinaus auch von einer gelungenen Konferenz sprechen. Sowohl Teilnehmer, ob Zuhörer oder Vortragende, als auch Aussteller waren mit der Veranstaltung sehr zufrieden. Zwischenzeitlich haben unsere Nachbarn in Skandinavien und Polen und im Oktober die IMAPS Deutschland die jährlichen Konferenzen abgehalten und auch hier für den in der aktuellen schnelllebigen Zeit notwendigen Erfahrungsaustausch gesorgt. IMAPS beteiligt sich auch an Veranstaltungen anderer Fachverbände, auf die wir auch gelegentlich an dieser Stelle verwiesen haben, wie die Advanced Packaging und die Eurosensors. Wir haben Sie in den vorherigen Ausgaben ermuntert, für die nächsten Veranstaltungen einen Termin freizuhalten oder vielleicht mit einem Beitrag dabei zu sein. Hier sei insbesondere nochmals die europäische Veranstaltung EMPC 2009 in Rimini erwähnt, für die der Call for Papers in der Septemberausgabe abgedruckt ist.

In diesem Beitrag werden die Designs und die Reali- sierungen eines Diplexerfilters für Tetra/UMTS und eines 10?GHz-Tiefpassfilters in LTCC-Technologie mit integrierten diskreten passiven Bauelementen und Land Grid Array (LGA)-Anschlüssen dargestellt. Das Ziel dieser Arbeit war die Realisierung einer hohen Integrationsdichte unter Verwendung einer möglichst geringen Anzahl an LTCC-Lagen, um den Volumenbedarf sowie die Produktionskosten solcher Module zu minimieren. Trotz der ausgezeichneten Integrationseigenschaften der LTCC-Technologie wurde die optimale Lösung nicht mit einem mono- lithischen Design für den Diplexer erzielt. Eine Mischung aus LTCC-Träger mit zusätzlichen SMD-Komponenten (hybride Topologie) wurde zur Miniaturisierung herangezogen. Durch die hier vorgestellten Beispiele werden die Vorteile und das Potenzial der passiven Integration in LTCC-Modulen bzw. -Substraten von niedrigen Frequenzen bis Frequenzen oberhalb 10?GHz deutlich aufgezeigt. // 

In this paper the design and realisation of one diplexer circuit for Tetra/UMTS and one low pass filter for 10?GHz in LTCC technology with integrated lumped passives and LGA connections are presen- ted. The target of this work was to achieve a high level of integration using the lowest possible number of LTCC layers, thus reducing the volume needs of the modules and consequently their production costs. Despite of the excellent integration properties of the LTCC technology the optimal solution for the diplexer circuit was achieved using a hybrid topo- logy, which consists of a LTCC motherboard with additional SMD-components. Through the examples presented in this paper the advantages and the potential of the passive integration in LTCC modules or substrates from low frequencies up to frequencies above 10?GHz are clearly shown.

STMicroelectronics, Genf, Schweiz, STATS?ChipPAC, Singapur, und die Infineon Technologies AG, Neubiberg, haben eine Vereinbarung über die gemeinsame Entwicklung der nächsten eWLB-Generation (embedded Wafer-Level Ball Grid Array) unterzeichnet, die auf der ersten Technologiegeneration von Infineon beruht. Diese Zusammenarbeit ist ein wichtiger Schritt bei der Etablierung von eWLB als Industriestandard für kosteneffiziente und hoch integrierte Wafer-Level-Gehäuse. eWLB ermöglicht eine neue Generation von energieeffizienten, leistungsfähigen mobilen Geräten. Erste Muster werden Ende?2008 erwartet, während die Serienproduktion für Anfang 2010 geplant ist.

ST und Infineon, zwei der weltweit führenden Halbleiterhersteller, kooperieren mit STATS ChipPAC, einem Technologieführer bei dreidimensionalen (3D) Gehäuse- Lösungen, um das volle Potenzial der bestehenden eWLB-Gehäusetechnologie von Infineon, welche von Infineon an ST und STATS ChipPAC lizenziert wurde, auszuschöpfen. Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, deren Resultate allen beteiligten Firmen gleichermaßen gehören, fokussieren darauf, beide Seiten eines Wafers zu nutzen, um Lösungen für Halbleiterbausteine mit einem höheren Integrationsgrad und einer größeren Anzahl von Kontaktelementen zu bieten.

Das britische Unternehmen Plastic Logic, das seinen Hauptsitz inzwischen in Mountain View, Kalifor- nien, USA, hat, eröffnete am 17.September in Dresden eine Produktionsstätte für neuartige elektronische Displays. Damit entsteht die weltweit erste industrielle Fertigungsanlage für Kunststoffelektronik. In Anwesenheit von Bundesverkehrsminister Tiefensee, Sachsens Ministerpräsident Tillich und Dresdens Oberbürgermeisterin Orosz wurde die Produktionslinie „elektronische Papier-Displays" (E-Paper Displays) hochgefahren.

Arbeitsgruppen und aktuelle Forschungsprojekte in der Forschungsvereinigung 3-D MID e. V.

Im Rahmen eines Workshops im Februar 2008 in der Forschungsfabrik Nürnberg haben die Mitglieder der Forschungsvereinigung 3-D MID e.V. und externe MID-Experten zukunftsweisende Entwicklungsfelder der MID-Technologie erarbeitet. Derzeit sind 5 verschiedene Arbeitsgruppen aktiv, die sich mit folgenden Themen auseinandersetzen:

• Housing und Versiegelung durch Umspritzen, Lackieren, Versiegelung

• Technologien zur Fixierung der Bauteile nach der 3D-Bestückung

• Zuverlässigkeit hochbeanspruchter MID-Baugruppen

• Erweiterung des Werkstoffspektrums für Rapid Prototyping-Verfahren

• Kontaktierung MID zu Folie, Leiterplatte, Kabelbaum

Mit Hilfe des Kaltgasspritzens können metallische Schichten auf schwer lötbare Substrate aufgebracht werden, die bei geeigneter Prozessführung eine gute Haftung zeigen. Beim anschließenden Löten entstehen stoffschlüssige Verbindungen mit geringem thermischem Widerstand. Zusätzlich dient die Zwischenschicht als Puffer für die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dadurch können beispielsweise leitfähige Strukturen auf Keramik oder Glas erzeugt oder bessere Entwärmungslösungen realisiert werden. // 

Cold gas spraying allows metallic layers to be laid down on substrates whose solderability is poor or absent. Using the correct conditions, the adhesion of such layers to substrate is good. When these layers are subsequently soldered, an interconnection is formed with reduced thermal resistance. In addition, this interlayer creates a buffer for materials with different coefficients of thermal expansion. Thanks to this, one can, for example, form conductive patterns on ceramic or glass substrates or create assemblies with improved heat dissipation.

In den hier vorgestellten Grundlagenuntersuchungen zur Verwendbarkeit neuartiger Werkstoffvarianten für die Aufbau- und Verbindungstechnik wurde die Eignung von CNTs für die Mikrosystemtechnik anhand von Kompositen aus Nanotubes und geeigneten Klebstoffvarianten erprobt. Im Fokus der Untersuchung stand neben einer an das Harzsystem angepassten Oberflächenmodifikation der CNTs auch das Dispergieren der Nanotubes in eine geeignete Polymermatrix, sowie die Charakterisierung der Komposite hinsichtlich ihrer Eignung als Verbindungselement für nanoskalige Aufbauten. Mit dem Ziel, die technische Einsetzbarkeit und Zuverlässigkeit der optimierten Klebstoffe für die Aufbau- und Verbindungstechnik nachzuweisen, wurden Demonstratoren gebaut. //

A basic study is reported as to the suitability and usefulness of a novel material for electronics assembly and interconnection in microtechnological appli- cations. This is a composite based on carbon nanotubes (CNT) and epoxy resin, used as an adhesive. Key issues in the study included surface modification of the CNTs in order to match them to the properties of the resin used, as well as matters relating to the dispersion of CNTs in the appropriate polymeric resin matrix. In addition, the resulting composite was characterised in terms of its suitability for interconnection in nano-scale assemblies. With the aim of demonstrating the technical applicability of this material as well as the reliability of an optimised adhesive, demonstration models were built.

This paper summarizes important aspects to be considered in order to achieve high FBGA solder joint quality and reliability. Main impact factors are material properties of the solder spheres and paste, solder pad surface finishes, reflow conditions and solder pad design rules applied. The application of capable mechanical test methods is seen as key enabler and changes in production monitoring are required. High solder joint integrity and reliability can be achieved only when the complete sub-assembly gets considered. This leads to the conclusion that package and product developers must establish a strong cooperation during the product design-in phase. // 

In diesem Beitrag werden wichtige Aspekte für eine hohe Qualität von FBGA-Lotverbindungen zusammengefasst. Den größten Einfluss haben die Mate- rialeigenschaften der Lotkugeln und der Paste, die Oberflächen der Anschlussflächen, die Reflow- Bedingungen sowie die für die Anschlussflächen verwendeten Designregeln. Der Anwendung von geeigneten, mechanischen Testmethoden kommt eine Schlüsselrolle zu und es sind Änderungen in der Prozessüberwachung erforderlich. Eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit der Lötverbindungen kann nur erreicht werden, wenn die gesamte Baugruppe betrachtet wird. Dies führt zur Feststellung, dass Package- und Produktentwickler schon zu Beginn des Produktdesigns eng zusammenarbeiten müssen.