Universal ASF

Nickel / Palladium / Gold für Advanced Packages

Der Trend zu kleineren, komplexeren und intelligenteren Systemen in Advanced Packages hält an. Um verschiedene Funktionen dicht gepackt ökonomisch zu integrieren, spielen System in Package Technologien (SiP) eine immer größer werdende Rolle.

Bei SiPs werden verschiedene Techniken angewandt:

• Löten von Surface Mount Devices
• Löten von Flip Chips
• Gold- oder Aluminiumdrahtbonden

Innerhalb der Leiterplatten- und IC-Substrate-Fertigung ist ENIG eine seit langem benutzte Oberfläche. Durch die immer größer werdenden BGAs bei gleichzeitig kleiner werdenden BGA-Pads wächst jedoch die Tendenz zu Sprödbrüchen. Dies lässt zunehmend Zweifel an der Zuverlässigkeit von ENIG für Advanced Packaging Systeme aufkommen. Ein anderer Nachteil ist, dass sich auf chemisch Nickel/Immersion Au-Oberflächen nicht sicher mit Golddraht bonden lässt.

Wenn auf IC-Substraten mit Golddraht gebondet werden soll, ist auch elektrolytisch Nickel/Gold gebräuchlich. Nachteilig bei dieser Beschichtung ist jedoch die Notwendigkeit, die zu beschichtende Leitungsstruktur elektrisch an einen Plattierungsrahmen anbinden zu müssen. Außerdem ist das Verfahren wegen der benötigten relativ hohen Goldschichtdicke (ca. 0,5 µm) teuer. Zusätzlich kann es beim Löten von dicken Goldschichtdicken durch die Goldaufnahme ins Lot zu Lotversprödung und damit zu Sprödbrüchen kommen.

Atotechs Universal ASF ist eine Endoberfläche, die aus drei metallischen Schichten besteht: Nickel, Palladium und Gold. Nickel and Palladium werden autokatalytisch unter Verwendung von Hypophosphit als Reduktionsmittel abgeschieden. Dadurch kommt es gewollt zur Mitabscheidung von Phosphor. Die Zusammensetzung des verwendeten Ni-Bades führt zu Phosphorkonzentrationen von 7 bis 10 Gew.-%. Nickelschichten mit diesen Phosphorkonzentrationen werden als “mittel-phosphorhaltig” bezeichnet.  Die Phosphorkonzentration in der Palladiumschicht beträgt 4 bis 6 Gew.-%. Auf dem Palladium wird praktisch reines Gold durch Austauschreaktion abgeschieden.

Wie die HSS- und CBP-Tests zeigen, ist die Qualität der Lötverbindungen von Universal ASF verglichen mit ENIG hervorragend. Die Gefahr des Auftretens von Sprödbrüchen ist gebannt.

Wenn es um das Golddrahtbonden geht, kann eindeutig gezeigt werden, dass sich Universal ASF mühelos mit der aktuell am meisten verwendeten Schicht, nämlich elektrolytisch Nickel/Gold messen kann, ohne die oben beschriebenen Nachteile zu haben.

Prozesskennzeichen:

• Hervorragende Cold Ball Pull (CBT) Testergebnisse
• Hervorragende High Speed Shear (HSS) Testergebnisse
• Hervorragende Golddraht Bondbarkeit
• Weiter Arbeitsbereich der Bondparameter
• Mehrfache Lötzyklen vermindern nicht die Qualität der Lötverbindung und führen nicht zur Ausbildung verdickter intermetallischer
   Verbindungen
• Kosteneffektivste Oberfläche für verschiedene Bestückungsverfahren durch Beschichtung mit Palladium statt dicker Goldschichten