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Doch trotz vieler Vorzüge im Vergleich zur konventionellen
Heißluftverzinnung hat es sich
nur in ausgewählten Anwendungsbereichen durchgesetzt.
Vor allem dort, wo Leiter-
plattenoberflächen agressiven Umgebungen ausgesetzt sind, wie in
Handys oder in
der
Automobilelektronik, findet NiPau seinen Einsatz. Aufgrund der gleichmäßigen
chemischen
Abscheidung der Metalle bietet sich Gold für alle Fine-Pitch
Bestückungen
mit Rasterabständen kleiner 0,5 mm an. Vor allem bei engen Smd-Rastern
auf beiden Seiten der
Leiterplatte ist die Nipau Oberfläche eine bessere Alternative zu
HAL wegen ihrer hervorragenden
Planarität.
Die eigentliche Verdrahtung eines Bauteils erfolgt über die 4 – 6 my dicke Nickelschicht
und nicht über die mit 0,05 bis 0,2 my ultrafeine Goldschicht, die lediglich als Oxidations
und Diffusionssperre zur Verlängerung der Lötfähigkeit dient. Allein beim Thermosonic-
Drahtbonden
mit Golddraht werden größere Golddicken bis 0,3 my angestrebt.
Verfahren und Prozesse
Nicht allein wegen der Materialkosten verbietet sich eine hohe
Platierung von Gold,
auch das Problem der Lötbadverunreinigung ist Grund für eine möglichst
dünne
Beschichtung.
Nicht nur der Einsatz des „Edelmetalles“ Gold treibt den Preis in die
Höhe, es
sind
vor
allem die Prozesskosten.
Allein die Maschinenstundensätze bewegen sich auf weit höherem Niveau als bei der
Heißluftverzinnung, da der Anlagenbau sich ähnlich komplex gestaltet wie bei Galvano-
anlagen,
für die eine zusätzliche Infrastruktur für die komplexe Abwasserverarbeitung
notwendig
ist. Hinzu kommt die personalintensive Prozessbetreuung, da die chemischen
Bäder aufgrund
des schmalen Verarbeitungsfensters einen hohen Analyse-
und Überwachungsaufwand benötigen.
Lötstopplackverarbeitung sowie Entoxidation der
blanken Kupferoberflächen (Aktivierung)
müssen komplett auf die Vergoldung abgestimmt
werden.
Um potentialbedingte Fehlbelegungen auf der Goldoberfläche auszuschliessen,
müssen
Vias von Lötstopplack freigestellt werden oder durch einen Sonderverfüllungs-
druck
einwandfrei geschlossen sein. Ebenso muß die Aushärtung des Lötstopplackes
auf
die chemische Vergoldung abgestimmt werden, da er in den 90 C° heißen
Nickelbädern
von Wasserstoff angegriffen wird. Entweder ist ein teueres Lacksystem
notwendig oder es
muß auf eine
Infrarotnachverhärtung zurückgegriffen werden,
die wiederum weitere Anlageninvestitionen
notwendig macht.
Zukunftsaussichten als bleifreie
Alternative
Erfolgt die Nipau-Beschichtung unter optimalen Voraussetzungen
beim Leiterplatten-
hersteller, so lassen sich beim Wellenlöten ebenso gute Lötergebnisse
erzielen wie bei
der Heißluftverzinnung.
Durch die Abdeckung der Pad- und Smd-Flanken mit Gold wird ebenfalls
eine gute
Lagerfähigkeit
erreicht. Nach unserer Einschätzung wird NiPau sich dennoch niemals
als vollständige
Alternative zu HAL etablieren.
Wie bereits erwähnt, sind größter Nachteil dieses
Verfahrens die Prozesskosten.
Mangels anderer Alternativen in der bleifreien Zukunft wird Nipau
weiterhin seinen Platz
in den Bereichen der Fine-Pitch und COB-Anwendungen haben.
Kostennachteile des Nipau-Prozesses könnten vor allem in der Grosserienfertigung
(Konsumgüter)
wettgemacht werden, wenn über den Einsatz von „Chip-on-board
Technologie nachgedacht
wird. Oft rechnet es sich, wenn Chips „nackt“ gekauft und
direkt über Bonding-Draht
mit der Leiterplatte verbunden werden. Die Einsparung der
Chip-Gehäuse könnte sich
dann rechnen, zudem durch den geringen Platzbedarf die
Leiterplatte verkleinert werden kann und
somit preiswerter wird.
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