Chemisch Zinn Prozess

Die Funktionsweise Chemisch - Zinn ist eine Austauschreaktion Reaktionsmechanismus: 2 Cu + Sn2+ ® 2 Cu+ + Sn Kupfer geht in Lösung und Zinn wird abgeschieden Zwischen Kupfer und Zinn bildet sich eine dünne intermetallische Phase (Bronze) aus

Intermetallische Phase

Vorteile / Nachteile chem. Sn Vorteile: - guter Korrosionsschutz - gut lötbar - planar - geeignet für Einpresstechnik - usw. Nachteile: - Diffusionsverhalten - lange Prozesszeit - Kosten

Verfahrensbeschreibung chem. Sn (horizontal)

„Refreshing“ chem. Zinn Agenda: - Grund - Applikationstechnologien - Vorteile der Methode - Nachteile der Methode - Ergebnisse Hansruedi Fischer Markus Hofstetter AG 20.12.2005 Referat bei Siemens Erlangen

Verschlossene Vias 3. Lochfüller 1. Lötstop öffnen 2. Oberfläche

Grund: Warum Refersh-Technologie bei Platten mit einseitigem Zudrucken der Löcher? (vor allem im BGA-Bereich) - Vermehrte Korrosion im Loch * Vorhandensein von Kupfer * Microätzrückstände (oxidativ) * Ausblutungen im Reflowprozess - Anstreben der Mehrfachlötbarkeit * Schichtdicken grösser 1 µm * Keine Thermoschritte nach chem. Sn (Lötstopmaske, Lochfüller, u.a. P.) * Refreshing verringert die Diffusionsgeschwindigkeit

Verfahrensabläufe Chem. Sn 1 Chem. Sn 2 - Entfetter - Sn Predip - Spülen - Spülen - Microetch - Trocknen - Spülen - Sn-Predip - Chem. Sn - Trocknen

Applikationstechnologien 1. Chem. Zinn vor Lötstopmaske - Chem. Zinn Schicht 0,8 / 1.0 µm - Applikation Lötstopmaske - Aufbringen Lochfüller - Refreshing chem. Zinn 2. Chem. Zinn vor Lochfüller - Chem. Sn Schicht 0.8 / 1.0 µm

Vorteile der Methode - Verringerung der Korrosion, weil kein freies Kupfer und keine oxidativen Substanzen (Microätze) vorhanden sind. - Beim Ausbluten im Reflow keine Aetzlösung vorhanden („nur“ chem. Sn-Bad) - Erreichen höherer Schichten - Reduktion Diffusionsgeschwindigkeit Bemerkung: Diese Methode ist nur eine Reduzierung der Gefahren bezüglich chemiegefüllter Sacklöcher – allerdings mit dem positiven Nebeneffekt einer besseren Mehrfachlötbarkeit.

Nachteile der Methode Verfahren 2 Verfahren 1 - Prozess wir teurer (~ 1,6 – 1,8) - 2 x Angriff auf LSM Verfahren 1 - Prozess wird teurer - Zinn unter LSM (Abklärung Haftung)

Ergebnisse (Reflowprofil bleifrei) Geschw. chem. Sn Behandlung X-Ray Couloscope 1. 1 x 0,55 m -- 0,92 0,86 2. 2 x 0,55 m -- 1,12 1,14 3. 1 x 0,55 m 1 x Reflow 0,93 0,40 4. 2 x 0,55 m 1 x Reflow 1,09 0,59 5. 1 x 0,55 m 3 x Reflow 0,92 -- 6. 2 x 0,55 m 3 x Reflow 1.15 0,33 7. 1 x 0,55 m 2h Ofen 0,92 0,51 8. 1 x 0,55 m 4h Ofen 0,91 0,43 9. 1 x 0,55 m 2h Ofen Rf 0,8 -- 1,18 1,09 10. 1 x 0,55 m 2h Ofen 1 x 0,8m 1 x Reflow 1,15 0,58 11. 1 x 0,55 m 2h Ofen Rf 1 x 0,8 4h Ofen 1,17 0,74 12. 1 x 0,55 m 2h Ofen Rf 1 x 0,8 3 x Reflow 1,18 0,39

Erklärungen zu den Ergebnissen - Um 1 µm zu erreichen, muss die Behandlungszeit massiv erhöht werden. - Beim 1. Reflowprozess gehen min. 0,4 µm Sn verloren. Dies reduziert sich beim 2. Und 3. Prozess. - Nach gefertigtem Refreshing, ist der Verlust pro Reflowprozess geringer, bei der gleichen Ausgangslage (Reinzinnanteil). - Die Mehrfachlötbarkeit ist bei den bleifreien Profilen grund- sätzlich reduziert.