Reichl, HerbertNieland, Sabine2015-11-202002-11-262002-11-262002-11-26urn:nbn:de:kobv:83-opus-4041https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/799http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-502Neben der stetigen Verkleinerung der Lotkontakte werden elektronische Bauteile immer mehr bei erhöhten Betriebstemperaturen eingesetzt. Dies hat zur Folge, dass die thermische Stabilität des gesamten Lotkontaktes als Zuverlässigkeitsaspekt an Bedeutung gewinnt. Zum einen spielt die thermische Veränderung jeder einzelnen Komponente, z.B. der Unterbumpmetallisierung (Nickelbumps), eine Rolle als auch thermisch aktivierte Prozesse zwischen den Komponenten wie die Diffusion von Unterbumpmetallisierungsmaterial ins Lot. Hierbei kann es zum Ablegieren der Unterbumpmetallisierung (UBM) und zur intermetallischen Phasenbildung an der Grenzfläche UBM/Lot kommen. Beides beeinflusst die Funktion des Lotkontaktes sowohl einen mechanischen Halt zwischen Chip und Schaltungsträger als auch einen elektrischen Kontakt über die gewünschte Betriebszeit zu gewährleisten. In der vorliegende Arbeit werden die Mikrostruktur und ausgewählte Eigenschaften von chemisch abgeschiedenen Ni/P-Bumps und deren Struktur- und Eigenschaftsveränderungen bei Temperatureinwirkungen im Rahmen der Aufbau- und Verbindungstechnik von elektronischen Komponenten diskutiert. Die Mikrostruktur der Nickelbumps hat einen Einfluss auf die Reaktion mit dem Lotmaterial, da sich die Struktur der Nickelbumps auf den Transport von Nickel in das Lot auswirkt. Es werden Experimente vorgestellt, aufgrund deren Ergebnisse ein Modell über den Zusammenhang zwischen phosphorbedingter Mikrostruktur der Nickelbumps, Diffusionsmechanismus des Nickels ins Lot und intermetallischem Phasenwachstum entwickelt wurde. Für drei ausgewählte Lote (PbSn63, PbSn5 und SnAg3,5) werden anhand von experimentell ermittelten Phasenwachstumsraten, Ablegierraten der Ni/P-Bumps und Aktivierungsenergien für die Phasenbildung und das Phasenwachstum die Reaktion von Nickelbumps mit schablonengedruckten Lotbumps verifiziert und die Abhängigkeit der Reaktionen von der Lotzusammensetzung dargestellt. Aus den experimentellen Daten wurden Phasenwachstumsmodelle für die drei ausgewählten Lote erarbeitet, die eine Vorstellung über den Einfluss der Temperatur und Zeit bei isothermer Lagerung bieten. Die Ergebnisse können die Basis für neue Zuverlässigkeitssimulationen sein. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Ablegierung der Unterbumpmetallisierung und die intermetallische Nickel-Zinn-Phasenbildung für zinnreiche Lote wie SnAg3,5-Lot im Vergleich zu bleihaltigen Loten signifikant sind. Mit dem Einsatz bleifreier Lote als Alternative zu bleihaltigen und der Verwendung von elektronischen Bauteilen bei erhöhten Betriebstemperaturen müssen thermisch aktivierte Prozesse als Zuverlässigkeitseinflüsse berücksichtigt werden. Bei der Verwendung von bleifreien Loten liegen hier Optimierungsmöglichkeiten zur Beeinflussung der Zuverlässigkeit von Mikrolotsystemen.de600 Technik, TechnologieAufbau- und VerbindungstechnikBleifreie LoteIntermetallische PhasenbildungMikrolotkontaktNi/P-BumpsZuverlässigkeitDoctoral Thesis