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Die Haftung zwischen der Mold-Komponente und der Metalloberfläche der Lead frames ist die wichtigste Voraussetzung, um eine zuverlässige Funktionstüchtigkeit der ICs zu gewährleisten. Eine der Schwierigkeiten besteht in der unterschiedlich stark ausgeprägten Feuchtigkeitsaufnahme der IC Packages und deren Verbleib innerhalb des Packages. Im weiteren Herstellungsprozess, beispielsweise während des Umschmelzens (Reflow), expandiert das Kunststoff- Mold – und dies umso stärker, je mehr Flüssigkeit zuvor aufgenommen wurde. Als Folge können Delaminierungen zwischen dem Mold und der Metalloberfläche auftreten, was zu einem Funktionsverlust des IC führt. Seitdem die EU 2006 in einer neuen Direktive die Verwendung von Blei in der Herstellung elektronischer Bauelemente stark eingeschränkt oder gar ganz verboten hat, muss als Konsequenz aus der Verwendung des Reinzinns und dessen höheren Schmelzpunkts gegenüber den Zinn-Blei-Legierungssystemen bei noch höheren Temperaturen gelötet oder umgeschmolzen werden. Hierdurch hat sich die zuvor beschriebene Problematik nochmals weiter verschärft. Zusätzlich entsteht durch die zunehmende Miniaturisierung und den neuen Package Designs mehr Wärme pro Flächeneinheit. Hieraus resultiert die Notwendigkeit des Einsatzes neuer Technologien, um die ICs robuster zu gestalten, die Delaminierung zur verhindern und damit ihre Zuverlässigkeit zu verbessern.

Good adhesion between the moulded component and the metal surface of a lead frame is the most important single factor in ensuring reliable functioning of an IC. A major problem lies in the different extent to which moisture is taken up by the IC package and then trapped within it. In subsequent manufacturing stages, typically during reflow, the plastic mould expands and this, the more so, the more liquid was previously taken up. As a result, delamination can occur between the mould and the metal surface which results in a loss of functionality of the IC. Since the 2006 EU Directive severely restricting the use of lead in electronic components or totally prohibiting this, soldering has been based on the use of pure tin with its much higher melting point than the formerly used lead-tin alloys. As a result, the problems described above have become more acute. In addition, increasing miniaturisation and novel package designs result in greater heat output per unit area. All of the above highlights the necessity for new technologies allowing the production of robust ICs and inhibiting delamination, thereby improving reliability.

Die Grundlagen- und anwendungsorientierten Forschungsarbeiten für die Aufbau- und Verbindungstechnik von Leistungsmodulen und -baugruppen für erhöhte Betriebstemperaturen sind immanenter Bestandteil umfangreicher systemorientierter Untersuchungen zur Einsatzvorbereitung hochintegrierter Logik-Leistungs-Module für z. B. die Energietechnik, die Elektromobilität, die industrielle Antriebstechnik und die Beleuchtungstechnik. Dabei stehen Fragestellungen der Systemintegrationstechnologien für die Steigerung der Leistungsdichte und der Energieeffizienz im Bereich der Leistungselektronik im besonderen Fokus.

Beim Schrumpfen und der gleichzeitigen Leistungssteigerung von Mikro-Chips und anderen elektronischen Bauteilen ist noch längst keine Ende in Sicht. Das gleiche gilt auch für die Leiterplatten, auf die sie montiert werden. Feinste Bohrlöcher oder Mikrovias sind damit eine Herausforderung – und dieser nimmt sich der Ultrakurzpulslaser an.

BGAs sind oft teuer und wenn etwas schief gegangen ist, werden sie eben repariert. In den meisten Firmen wird eher repariert statt nach der Ursache des Fehlers gesucht. Schief gehen kann viel vom falschen oder fehler-
haften Bauteil bis zur offenen Lötstelle. 

Im Werk Teisnach von Rohde & Schwarz geschieht die Projektentwicklung zur EMV-Qualifizierung von
HF-Komponenten und deren Überführung in die Serienreife. Die meisten dieser Komponenten sind für die im eigenen Haus gefertigten Mess- und Kommunikationssysteme sowie für die Fertigungsdienstleistung am
Standort Teisnach vorgesehen.

Das Reinigen elektronischer Baugruppen und Leiterplatten an spezifischen Interventionspunkten im Fertigungsprozess hat sich unter dem wettbewerblichen Druck und im Hinblick auf die System-Zuverlässigkeit zu einem komplexen Verfahren mit definierten Anforderungsprofilen entwickelt. Das Gleiche gilt für die regelmäßige (Wartungs-) Reinigung der eingesetzten, hoch beanspruchten Fertigungsmaschinen, Vorrichtungen und Komponenten, etwa Lötrahmen und Kondensatfallen in Reflow-Öfen. Der ,PBT Workshop Maschinelles Reinigen' brachte hier informative Hilfe.

 Am 27. März 2014 fand in Zandt die 25. Mitgliederversammlung der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. statt. Gastgeber war in diesem Jahr die Zollner Elektronik AG. 

Prof. Jörg Franke, Universität Erlangen-Nürnberg, FAPS (1. Vorsitzender) und Dr. Ingo Kriebitzsch, BMW AG (Vorsitzender des Forschungsbeirats), zeigten in einem umfassenden Überblick die aktuellen Entwicklungen, die Kernthemen der Öffentlichkeitsarbeit und die fachlichen Schwerpunkte in der Forschungsvereinigung 3-D MID e.V. auf.

Der Einfluss von korrosiven Phänomenen auf mikroelektronische Systeme ist einer der kritischsten Effekte im Hinblick auf die Langzeitbeständigkeit. Beschleunigte Zuverlässigkeitstests berücksichtigen diese Problematik nur unzureichend. Systeme für den Bereich ,Power Elektronik' sind durch die hochkritischen und zum Teil extremen Umgebungsbedingungen besonders gefordert. Als Schutzmaßnahme nutzt man oft polymere Schutzverkapselungen. Diese sind zwar nicht hermetisch, bieten aber einen guten Kompromiss zwischen Systemgröße und Kosten für die Mehrzahl der Anwendungen. Problematisch ist hierbei die Permeabilität der Polymere, die den Zugang von Feuchte und auch korrosiv wirkenden Gasen in das Gehäuse erlauben, somit die elektronischen Funktionsstrukturen auf dem Chip, die Bond-Drähte und -Flächen, die Leadframes und gar die Lotkontakte schädigen können. Korrosion ist somit ein besonders für die Langzeitbeständigkeit persistentes Problem und kann nur aus Systemsicht angegangen werden. Hier wird nun versucht die korrosionsinduzierte Degradation von mikroelektronischen Gehäusen in einer Übersicht darzustellen und Messverfahren zum Nachweis der Schutzeignung von Verkapselungslagen unter Nutzung elektrochemischer Messtechniken darzulegen.

The impact of corrosion phenomena on micro-electronic systems is one of the most critical influences on their long-term durability. Accelerated reliability tests are treating this problem not sufficiently. Systems for the realm of ‚power electronics' are especially affected by highly critical, and partly extreme, environmental conditions. As a protective measure often polymeric encapsulations are used. These are not hermetic but they offer a good compromise of system size and cost in the majority of applications. Problematic in this regard is the permeability of these polymers, which allow the intrusion of humidity and also of corrosive gases into the package. This can damage the functional electronic structures on the chip, including the bond wires and bonding areas, the lead frames and even the solder joints. Corrosion therefore persists as a problem especially in view of long-term durability. It can be treated only in a systemic approach. This investigation is intended as an overview of the degradation of microelectronic packages induced by corrosion and a description of measurement methods to prove the protective properties of encapsulation layers based on electrochemical measurement techniques.

Konferenz des Fachverbandes PCB and Electronic Systems im ZVEI zur Messe SMT Hybrid Packaging 2014 in Nürnberg.

Wie entwickelte sich der Markt für Leiterplatten, Integrierte Schichtschaltungen und Elektronische Baugruppen in Deutschland und im Kontext dazu im Weltmaßstab? Dr. Wolfgang Bochtler, Vorsitzender des ZVEI-Fachverbandes PCB and Electronic Systems, interpretierte und wertete das vorliegende statistische Material des ZVEI auf der Nürnberger Messe. Fazit der Darstellung: nach einem im wesentlichen durch die europäische Schuldenkrise verursachten Rückgang des Marktes in 2012 und der leichten Erholung in 2013 befinden sich mit Ausnahme der Integrierten Schichtschaltungen alle Segmente weiter auf moderatem Wachstumskurs.

Kondensatoren – kaum ein klassisches passives Bauelement wird in einer derartigen Vielfalt an Technologien und Spezifikationen gefertigt, um den Ansprüchen der Anwender gerecht zu werden. Hier sind zwei Beispiele.

Die von Blume angebotenen Keramikkondensatoren von Taiyo Yuden kommen mit einer Soft-Terminierung gegen mechanisch induzierte Cracks, während HolyStone eine Schutzbeschichtung gegen Überschläge an den Kontakten entwickelt hat.

Soft-Termination gegen Cracks
Blume Elektronik vertreibt die soft-terminierten Keramikkondensatoren MLCC des Herstellers Taiyo Yuden. Sie tragen dem Effekt Rechnung, dass es in manchen Systemanwendungen aufgrund von Vibrationen und Erschütterungen zu starken Biegebeanspruchungen der Leiterplatten kommt.