SB_12.843N_Leseprobe

AiF 12.843 N / DVS 7.034 Porenarme Weichlötverbindungen 4
1 Problemstellung
Die Entwicklung der Weichlöttechnik in der Elektronik wird maßgeblich durch die Miniaturisierung
der Bauteilgeometrien sowie durch die steigenden Anforderungen an die
Einsatzbedingungen und die Zuverlässigkeit der gelöteten Baugruppen bestimmt. Dabei
ist durch die Erhöhung der Funktionalität integrierter Schaltungen auch eine steigende
Anzahl der Anschlüsse (I/O's) zu verzeichnen [IPC-97]. Verbunden mit dem
Trend zu einer weiteren Verkleinerung der Bauteile, ergibt sich daraus zwangsläufig
eine Verringerung der Anschluss-Abstände sowie die Entwicklung neuer Lösungskonzepte.
Um bei der Verwendung hochintegrierten Bauteile, wie FC und CSP die erforderlichen
Anschlüsse auf der Leiterplatte realisieren zu können sind gravierende Veränderungen
im Leiterplattenaufbau und -layout erforderlich. Eine Möglichkeit der Umsetzung
sind MicroVias, mit denen auf der Leiterplatte etwa 15 % Platz gespart und die
Anschlussdichte um etwa 50-60 % gesteigert werden kann [LIND-97].
Die Herstellung der elektrischen Verbindungen beim Einsatz hochintegrierter Bauteile
kann nur unter Verwendung von Reflowlötprozessen erfolgen. Beim Reflowprozess
treten abhängig von den Prozessparametern und der Lotpastenqualität immer wieder
Poren innerhalb der Lötverbindungen auf. Liegen diese Poren an ungünstigen Stellen,
d.h. an Stellen an denen unter Betriebsbelastung die höchsten Spannungen auftreten,
tritt in diesen Bereichen verstärkt Rissbildung auf [AUER-96].
Bei SMD-Bauteilen herkömmlicher Größe ist die Problematik der Beeinträchtigung der
Zuverlässigkeit durch Poren mit einer Größe zwischen 50-130 µm eher von untergeordneter
Bedeutung. Ein beträchtlicher Teil des Verbindungsquerschnittes nehmen
Poren der beschriebenen Dimensionen bei den in der fine-pitch-Oberflächenmontage
verwendeten Rastermaßen von 0,65 mm bzw. 0,5 mm ein. Durch die MicroVia-Technik
wird das Problem der Poren in Lötstellen zusätzlich verschärft, da MicroVias häufig in
der Lötstelle als Initialpunkt und Fixierung von Gasblasen und Flussmitteleinschlüssen
wirken (Bild 1). Einerseits wird bereits beim Lotpastendruck in den durch die MicroVias
entstehenden Hohlräume Luft eingeschlossen, die dann beim Aufschmelzen der Lotpaste
nicht entweichen kann und so eine Pore bildet. Anderseits werden durch die Kapillarkräfte
auch bevorzugt Lösemittel und andere flüssige Pastenbestandteile aufgesogen,
die dann beim Erhitzen im Lötprozess verdampfen und ebenfalls Poren und
Einschlüsse verursachen. Insbesondere die Zuverlässigkeit der Lötverbindungen von
Array-Bauformen kann durch Poren signifikant beeinträchtigt werden.