Polymer-basierte Bumparrays zur Stressreduzierung großflächiger Area-Array-Komponenten auf Leiterplatten

Abstract:
Konfektionierte Bauelemente mit verdeckten, flächig verteilten Kontakten (BGA, CSP, FC) haben seit ihrer Einführung in der Elektronik ein breites Anwendungsspektrum gefunden und sind vor allem aufgrund der verbesserten Entflechtung der Anschlussstrukturen unterhalb der Bauelemente für die Trends der Elektronik hin zu komplexen und flächenreduzierten Schaltungen bestens geeignet. Als Hauptausfallursache derartiger Baugruppen gilt die thermomechanische Ermüdung von Lötverbindungen durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung der beteiligten Komponenten im Betriebszustand. Die Unterschiede in der thermischen Ausdehnung können bis zu 50 ppm/K bei einem organischem Substrat und keramischen Zwischenträger betragen. Insbesondere bei großflächigen Komponenten (> 1cm Kantenlänge), den Anforderungen der bleifreien Montagetechnologien und der Anwendung bei erhöhten Betriebstemperaturen stellt der thermomechanische Stress (erhöhte Scherbelastung der Lötverbindungen/ Balls) ein hohes Zuverlässigkeitsrisiko dar. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung von polymerummantelten metallischen Leitern in Form von Polymerzylinder- Bumpmatten zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Area-Array-Komponenten im Rahmen eines Forschungsprojektes dargestellt und diskutiert. Schwerpunkte sind dabei Designentwicklung und -optimierung sowie die Entwicklung und Auswahl geeigneter Materialien und Herstellungsverfahren.