Thermisch absorptive Begasung Wirksame Langzeitkonservierung für Bauteile und Baugruppen

Das von HTV entwickelte Konservierungsverfahren für elektronische Komponenten, die thermisch absorptive Begasung (TAB), reduziert die physikalischen und chemischen Alterungsprozesse um den Faktor 12 bis 15 und ermöglicht so eine Konservierung – je nach Ausgangszustand – von bis zu 30 Jahren.

Anbieter zum Thema

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

CTX Thermal Solutions GmbH

Eurocircuits GmbH

HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH

Irrtümlich wird immer noch angenommen, dass die Verfügbarkeit elektronischer Bauteile durch Lagerung im Stickstoff-Lagerschrank oder im Drypack langfristig sichergestellt ist. Im Zusammenhang mit ständig wachsendem Kostendruck und der Umstellung auf die RoHS-Richtlinie hat sich die Lagerfähigkeit elektronischer Bauteile und Komponenten hinsichtlich der Alterungsmechanismen markant geändert.

Begründet durch die ständigen Preiskämpfe werden die Halbleiterhersteller zu Einsparungen gezwungen. So wird z.B. auf Sperrschichten verzichtet und Materialdicken werden verringert. Bei heutigen Zinnschichten von 4 bis 6 µm kann eine Diffusion bereits nach ein bis zwei Jahren erfolgen, so dass ein korrektes Löten nicht mehr möglich ist.

Untersuchungen haben bestätigt, dass die Alterung zu Beginn des Bausteinlebens am stärksten ist. Aufgrund dessen erteilen die Hersteller mittlerweile ihre Lötbarkeitsgarantien maximal für ein Jahr, selten für zwei oder drei Jahre. Reinzinn bringt verstärktes Oxidations- und Diffusionsverhalten mit sich, erhöht die Materialversprödung und fördert die Neigung zu Whiskern. Zudem haben sich im Rahmen der RoHS-Richtlinie die Materialien zum Packaging elektronischer Bauteile geändert.

TAB für Baugruppen, Bauteile und Geräte

Daraus resultierend wurde von HTV ein spezielles thermisch absorptives Begasungsverfahren für elektrische Bauteile und Wafer, als auch für Baugruppen, Komponenten und Geräte entwickelt. Für viele Branchen ist das TAB-Konservierungsverfahren ein längst unumgänglicher Teil des Obsolescence-Managements geworden.

Ein Schwerpunkt bei der Betrachtung von Alterungsmechanismen sind Diffusionsprozesse, welche zur chemisch-physikalischen Zersetzung führen.

Um derartige, durch Materialkombinatorik selbst motivierte Vorgänge deutlich zu reduzieren, ist eine Erhöhung einer sog. Aktivierungsenergie notwendig. Dies bedeutet, dass zur deutlichen Reduzierung der atomaren Wanderung beim Wachstum einer intermetallischen Phase, entsprechende materialabgestimmte Barrieren gegenübergestellt werden müssen. Hier greifen speziell entwickelte Prozesse als Kernelement, welche auf die jeweiligen Bauelemente und deren Inhaltsstoffe abgestimmt sind.

Ein weiterer Schwerpunkt stellt die Schadstoffemission aufgrund der notwendigen Verpackungsmaterialien (Kunststoffe) dar. Zur Anwendung gelangt bei der TAB ein eigens entwickeltes Absorptionssystem, das die notwendige Verarbeitungszeit des Absorptionsmaterials zulässt, innerhalb verschlossener Einheiten sehr kurzfristig aktiviert ist und abschließend thermisch stabil äußerst langfristig wirkt.

Korrosion und Oxidation verhindern

Um die Funktion und Effizienz eines Absorptionsverfahrens und der thermischen Prozesse nachhaltig und zuverlässig zu ermöglichen, erfolgt zusätzlich eine Begasung der Einheiten. TAB verhindert somit vollständig und langfristig Korrosions- sowie Oxidationsbildungen und reduziert auch die chemischen und physikalischen Zersetzungs- und Diffusionsprozesse.

Die Zuverlässigkeit des TAB-Verfahrens wird durch eine HTV-eigene Mess- und Prozesstechnik überwacht. In diesem Zusammenhang bietet die Bewertung der kristallografischen Orientierung von Metallen, gerade im Rahmen der Langzeitkonservierung, ein hohes Maß an Sicherheit bei der Optimierung wichtiger Konservierungsparameter.

Durch ständige Prozessoptimierungen verfügt HTV über Know-how, das eine analytische Dienstleistung ermöglicht und Lösungen für unterschiedliche Problemstellungen generiert. HTV entwickelte zur Bewertung organischer Materialien (Kunststoff, Harze, Leiterplatten, etc.) von elektronischen Bauteilen und Komponenten neue Analyseverfahren, die zusammen mit einer Datenbank eine schnelle Aussage hinsichtlich des physikalisch-chemischen Alterungsprozesses ermöglichen.

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