Hallo zusammen,
wir verarbeiten in einer kleinen Firma ziemlich "hemdsärmlig"
großformatige CMOS-Bildsensoren. Diese CMOS-Dice werden zusammen mit
einer Adapter-Platine auf einen metallischen Träger geklebt und dann zu
einer externen Firma gegeben, die das Wire-Bonding für uns erledigt.
Ab und an gibt es Beschwerden, daß die Oberfläche der Bondpads auf der
Platine zu rauh, zu schmutzig oder ähnliches ist.
Zur Zeit läuft wieder eine Reklamation beim Platinenhersteller, die
Ersatzproduktion ist fast fertig und nun lautet die Frage, wie sollte
denn nun die ideale Oberfläche aussehen?
Der Platinenhersteller bietet an: 0,1um statt 0,07um Goldauflage - habe
ich das richtig verstanden? Meiner Meinung nach handelt es sich bei
dieser Dicke nur um die absolute Mindestdicke für Korrosionsschutz vor
dem Löten. Eine andere Informationsquelle meint, das waren einige bis
einige -zig um für Wirebonding, ist sich aber nicht mehr sicher.
Ein weiteres Stichwort ist Nickel-Palladium-Gold statt nur Nickel-Gold.
Ist laut Platinenhersteller machbar, bedeutet aber einen
Produktionsschritt außer Haus, dauert also wesentlich länger und kostet
natürlich mehr. Ist dieser Aufbau nötig?
Wie sieht es mit Bürsten aus? Seit den letzten Problemen vor ca. einem
Jahr werden die Platinen gebürstet, aber ich befürchte, bei zu dünner
Goldauflage ist das eher kontraproduktiv.
Ok, soweit die bisher zusammengetragenen Informationen. Bonddraht ist
übrigens 25um Alu.
Weiß da jemand Bescheid?
Gruß
Thomas Heike
Der große Bondexperte bin ich zwar auch nicht, aber immerhin ist mit das
Thema nicht ganz fremd.
Mein Stand: das Au dient nur zum Korrosionsschutz und ist nur ein paar
Atomlagen dick. In der Realität gesehen (sowohl auf Wafern als auch auf
Bauteilanschlüssen) habe ich aber immer nur Ni-Pd-Au, nie einfaches
Ni-Au. Etwas Googeln ergab Pd als Diffusionssperre des Ni ins Gold,
passt grob mit meiner Erinnerung zusammen.
Just my 2ct zum doch eher exotischen Thema.
Würth bietet übrigens beides aus einer Hand, falls ihr euch das leisten
wollt. Nein, ich habe zu diesem Laden keine Verbindung.
Nun weiß ich selbst schon ein bißchen mehr, nachdem mir jemand den Tip
gab, mit dem etwas ulkigen Begriff "bondgold" zu googlen...
Galvanisch aufgebrachtes Gold für Wirebonding ist 1-2um dick. Aber
anscheinend für Bonden mit Golddraht.
Chemisch aufgebrachtes Gold für Alu-Bonden ist 0,3-0,6um dick.
Und bei drei Schichten mit Palladium, anscheinend (nach den Infos eines
anderen Leiterplattenherstellers) für beide Drahtmaterialien bestens
geeignet, ist die Goldschicht nur 0,05-0,1um dick. Könnte unser
Hersteller dieses Verfahren gemeint haben? Ich glaube eher nicht.
Aber ich habe jetzt wohl genug Infos, um mit ihm telefonieren zu können.
Gruß
Tom.
Aus was bestehen denn die Bonddrähte?
Gold und Aluminium vertragen sich nicht, da bildet sich über kurz oder
lang eine als "Purple Plague" bezeichnete intermetallische Verbindung,
mit miserablen elektrischen und mechanischen Eigenschaften.
https://en.wikipedia.org/wiki/Gold-aluminium_intermetallic
Das Zeug sieht wirklich purpurn aus!
Ich habe es schon großflächig auf dem vergoldeten Polygonspiegel eines
Laserdruckers gesehen.
Wir machen bei uns immer Alu Wedge-Wedge-Bonds mit der
Standard-Chemisch-Gold-Beschichtung die typischerweise bei
LP-Herstellern angeboten werden. Das Gold dient nur als
Korrosionsschutz, der Draht geht angeblich die Verbindung mit der
darunterliegenden Nickelschicht ein. Diese Beschichtung geht am besten
und ist am billigsten. Mit Bondgold (also einer dicken Beschichtung)
geht es bei Alu-Draht weniger gut, das ist typischerweise für
Golddrahtbonds mit Ball-Wedge-Verfahren.
Wichtig ist, dass die Oberfläche absolut fettfrei ist und keine
Produktionsrückstände sowie sonstiger Staub und Dreck mehr drauf sind.
Wir putzen vorher vorsichtig mit fusselfreien Tüchern und Isopropanol.
Wenn man etwas zu kräftig reibt geht auch die Goldschicht ab und man
sieht darunter die Nickelschicht, das Bondergebnis ist aber dann
trotzdem ok und die Drähte halten normal.
Vielleicht sind einfach die Bondparameter beim Dienstleister nicht
optimal? Ultraschallleistung, Dauer, Bondgewicht? Ob die Drähte gut
halten misst man normalerweise bei einem Testaufbau mit einem
Pulltester.
Die gefürchtete Purpurplage haben wir noch nie beobachtet, wir bonden
seit ca. 5 Jahren selber im Haus und die Aufbauten aus den Anfangstagen
mit Alu-Bond auf Goldoberfläche funktionieren noch.
Danke für die weiteren Antworten.
Purpurplage?
Das verwendete Bondverfahren ist Ultraschall (mit 25um Alu-Draht), und
bei diesem Verfahren scheint die Purpurplage laut Wikipedia-Artikel
nicht zu entstehen.
Ich werde den Dienstleister aber trotzdem mal auf das Stichwort
ansprechen.
Einfach normale Goldschutzschicht?
Da kann ich insofern zustimmen, daß wir seit über 10 Jahren wirebonden
lassen und erst vor einem Jahr und jetzt nochmal auf die Problematik der
Oberfläche gestoßen wurden. Zuvor waren die von uns beigestellten
Leiterplatten wohl immer mit ganz normalem Gold-Korrosionsschutz für
Lötpads versehen.
Der Leiterplattenhersteller hat mir auch nochmal erklärt, daß diese
normale Goldschicht reiner Korrosionschutz ist und beim Löten regelrecht
"weggeschwemmt" wird. Daß sie beim Bonden durchstoßen wird, kann man
sich gut vorstellen.
Eventuell ist es sogar bei der 0,3-0,6um Goldschicht so, die von
multi-cb für Alubonden empfohlen wird.
Reinigen?
Die Platinen und Dice werden im Reinraum geklebt, danach mache ich das
ganze sehr gründlich mit fusselfreien speziellen Reinraumtüchern und
"Delothen" (meines Wissens vor allem Isopropanol) sauber. Insbesondere
die Bondpads auf der Platine rubble ich sehr gründlich und fest.
Ein Kollege hat auch das Stichwort "Plasmacleaner" ins Spiel gebracht.
Hier stellt sich allerdings die Frage "woher nehmen?" und wir sind uns
auch gar nicht sicher, was das Plasma mit dem Chip, den
Stützkondensatoren auf der Platine (es sind keine aktiven Bauelemente
drauf) oder sogar mit den Leiterbahnen der Platine anstellt....
Hmmmm. Ich werde wohl nochmal mit beiden Dienstleistern (Leiterplatte
und Wirebonding) telefonieren und tendiere dann vielleicht doch zum
0,3-0,6um Gold, chemisch aufgebracht. Und das Bürsten wird mir immer
suspekter.
Plasmareinigen ist kein unübliches Verfahren, dafür gibt es
Dienstleister. Die können dann sicher auch die gereinigten LPs so
verpacken, dass sie sauber bleiben.
Anders als ich lange gedacht hatte, überlebt auch bestückte Elektronik
das Plasmareinigen wohl ganz gut. Leiterplatten bürsten habe ich (im
Automotive-Umfeld) noch nie gehört. Nachteil am Bürsten ist natürlich
auch, dass man bei abrasiven Verfahren nie so genau weiß, wo das
entfernte Material denn nun am Ende landet.
Hallo,
wir haben für einen grossen Konzern Leiterplatten-Muster gefertigt zum
direkten Bonden, die mit galvanischem Nickel beschichtet waren, mit sehr
guten Ergebnissen. Die Serienfertigung bei einem Hersteller, der
Millionenstückzahlen liefern konnte, ging allerdings erst mal schief,
anscheinend ist nicht jede Art Nickelschicht gleich gut geeignet, das
hängt vom eingesetzten Bad ab.
Klar ist, dass Gold oder was immer nur ein Korrosionsschutz sein darf,
der sich beim Bonden verflüchtigt. Bei unseren Mustern bestand das
Problem der Haltbarkeit nicht, die hat man uns zum Testen aus der Hand
gerissen. Das ist übrigens beim Löten nicht anders, das Gold löst sich
im Lötzinn und versaut es, bei grösseren Mengen wird das Lot
unbrauchbar. Das ist nicht soo schlimm, man kann dann das Gold
wiedergewinnen lassen, nur muss man es halt wissen.
Georg
TomH schrieb:> Ab und an gibt es Beschwerden, daß die Oberfläche der Bondpads auf der> Platine zu rauh, zu schmutzig oder ähnliches ist.
Hast du schon mal deine Bonding-Firma gefragt, ob sie auch einen
konstruktiven Beitrag zu dem Thema leisten kann.
Welche Oberfläche passt am besten zu deren Prozess. Wenn sie bei anderen
Aufträgen keine Probleme haben, können sie vielleicht auch sagen, was
gut funktioniert - sonst eiert man ewig an grenzwertigen
Prozessparametern rum.
Aus meiner Alu Wire Bonding Erfahrung, Flashgold auf Nickel. Das Gold
ist dabei nahe an der Messbarkeitsgrenze.
Es muss auch nicht selektiv vergoldet werden, einfach das ganze PCB
vergolden, laesst sich auch sehr gut loeten.
Korrision ist auf der Bondflaeche nach dem Bonden nicht moeglich da der
gebondete Dice ja mit Hysol versiegelt wird. Da Flashgold aber sehr
duenn ist sollte man die PCB nicht zu viele Monaten liegen lassen.
