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Miniaturisierung
Die Miniaturisierung ist nicht aufzuhalten und der Markt verlangt nach
immer kleineren, leichteren und leistungsfähigeren Produkten mit erhöhter
Funktionalität. Man denke nur an Hörgeräte, die im Ohrkanal Platz finden, sowie
Mobiltelefone mit integrierter Kamera und GPS, die gleichzeitig die Funktionalität eines
PDA besitzen und wie ein MP3 Player Platz für tausende von Musikstücken besitzen.
Dieser Trend führt zu einem Bedarf an immer kleineren, dünneren und höher integrierten (HDI) Leiterplatten, auf die kleinsten Bauteilen gebondet oder als Flip Chip und Micro-BGA bestückt werden. Mit hochintegrierten flexiblen Leiterplatten kann der zur Verfügung stehende Raum durch Biegen an den gewünschten Stellen voll ausgenützt und elektrische Verbindungen ohne Kabel realisiert werden. Nachfolgend einige Technologien, mit denen ein hoher Grad an Miniaturisierung erreicht werden kann.
Flip Chip Technologie
Die Flip Chip Technologie ist die flächensparendste Chipmontageart,
bei welcher der Chip mit der Systemseite nach unten über speziell präparierte
Anschlusskontakte (Bondpads mit Bumps) auf das Substrat aufgebracht wird. Die Bumps
können mit dem Substrat durch Thermokompressionsbonden, Löten oder Kleben verbunden
werden. Da diese Technologie ohne Anschlussdrähte auskommt, ist die
Induktivität gering, was sich positiv auf die Hochfrequenzeigenschaften auswirkt.
Diese Technologie wird auch zum Bestücken von flexiblen Leiterplatten eingesetzt und
ist bekannt als Chip on Flex (COF).
Die Herausforderung bei Leiterplatten besteht insbesondere in den
geringen Dimensionen der Öffnungen und Abstände im Lötstopplack neben einer hohen
Dichte von Kontaktpads, die es zu entflechten gilt.
GS Swiss PCB AG kann
Lötstopplackstrukturen mit geringen Abmessungen herstellen, indem der Lötstopplack
entweder mit Laser belichtet wird oder der ausgehärtete Lötstopplack per Laser
abgetragen wird. Für hohe Anschlussdichten stehen kupfergefüllte Microvias in den
Pads (Via in Pad) zur Verfügung. Kombiniert mit sequentiellem Aufbau erlaubt die
PVA-Technologie ein Höchstmass an Packungsdichte und Integration.
Drahtbonden
Beim Drahtbonden werden mittels hauchdünner Drähte Verbindungen
zwischen Nacktchips und Leiterplatte hergestellt. Der Draht wird von der
Anschlussfläche des Chips zur Anschlussfläche des Substrates gezogen und
„verschweisst“. Dabei werden vorwiegend Gold- und Aluminiumdrähte verwendet.
Für eine gute Qualität der Drahtverbindungen und eine hohe Ausbeute
beim Bestücken ist die Dicke des Goldes, die Beschaffenheit der Goldoberfläche und
des darunter liegenden Nickels von entscheidender Bedeutung. Fehler auf den Bondpads
können zu verminderter Festigkeit der Bondverbindung oder zum Brechen der
zerbrechlichen Bondnadeln führen.
Dank vieljähriger Erfahrung kennt GS Swiss
PCB AG die Anforderungen an die Goldoberflächen und kann ein breites Spektrum an
Goldoberflächen anbieten (chemisch Ni/Au, reduktiv Gold, Ni/Pd/Au und galvanisch
Gold). Je nach Bedarf, können Leiterplatten auch mit zwei verschiedenen Goldarten
plattiert werden.
Um eine gleich bleibende Qualität der Oberflächen gewährleisten zu können, werden die Gold- und Nickelbäder in regelmässigen Abständen analysiert und die Gold- und Nickelschichtdicken mittels Röntgenspektrometer gemessen und protokolliert. In der Endkontrolle werden Bondpads von speziell ausgebildeten MitarbeiterInnen, unter mit speziellen Filtern ausgerüsteten Mikroskopen, untersucht.