Die steigenden Temperaturlastprofile für elektronische Steuergeräte im Kraftfahrzeug stellen hohe Anforderungen an die Technologie des Schaltungsträgers und die entsprechende Aufbau- und Verbindungstechnik. Die auf keramischen Schaltungsträgern basierende Hybridtechnik weist in diesem Punkt schon heute Vorteile gegenüber Leiterplatten-Steuergeräten auf. Eine Erweiterung des Einsatzbereiches von Hybrid-Steuergeräten hin zu höheren Temperaturen kann durch Einführung einer Under-Bond-Metallisierung erzielt werden, die den temperaturinduzierten Fehlermechanismus des 'Kirkendall-Effekts' -Versagen der Golddrahtbondverbindung auf dem Al-Chipkontakt vollständig unterbindet. Die Under-Bond-Metallisierung hat die Funktion einer Diffusionssperre und verhindert vollständig das Ausfallbild Kirkendall-Effekt. Als Schichtaufbau kommt Ni/Pd/Au zum Einsatz, den identischen Schichtaufbau findet der Bonddraht an seiner 2. Kontaktstelle auf der LTCC-Keramik vor. Hierdurch ist eine hochtemperaturfeste Bondverbindung zwischen Schaltungsträger und IC unter Beibehaltung des Standardprozesses Golddrahtbonden verwirklicht. Beim hier beschriebenen Verfahren wird die Under-Bond-Metallisierung am fertig prozessierten und gemessenen Wafer außen stromlos chemisch aufgebracht. Die Abscheidung erfolgt selektiv nur an freiliegenden Metallstrukturen des Wafers, d.h. den Al- Bondpads. Andere Bereiche des Wafers sind durch eine vorhandene Passivierung vor einer Abscheidung geschützt. Das Verfahren der Under-Bond-Metallisierung lässt sich auch auf Cu-Bondpadmetallisierungen übertragen. Da die Einführung einer Under-Bond-Metallisierung keine Änderungen am Golddraht- Bondprozess nach sich zieht, kann auch eine Hybridschaltung mit Mischbestückung in einem Fertigungsschritt kontaktiert werden: Halbleiter mit Al-Bondpads (falls aufgrund der auftretenden Verlustleistung temperaturunkritisch), temperaturbelastete Halbleiter mit Under- Bond-Metallisierung, sowie Halbleiter in Cu-Technologie mit Under-Bond-Metallisierung.
The rising operational temperature profiles for electronic control units in automotive vehicles place higher and higher demands on circuit boards and the corresponding assembly and interconnection technology. At this point, ceramic substrate based hybrid technology has already shown advantages over PCB based control units concerning this. Furthermore, the operational range of hybrid control units at higher temperatures can be widened through the implementation of Under Bond Metallization. This process eliminates the temperatureinduced failure mechanism known as 'Kirkendall Voiding' which causes the gold wire connection on the Al bond pad on an IC to fail. Through Under Bond Metallization, the worldwide standard of gold-wire bonding as an interconnection technique can be maintained for high temperature applications.
Hochtemperaturelektronik im Kraftfahrzeug - Aufbau- und Verbindungstechnik für Anwendungen bis 200 Grad C
Automotive electronics for high temperature applications - Interconnection technology for temperatures up to 200 deg C
Internationaler Kongress Elektronik im Kraftfahrzeug - Electronic Systems for Vehicles, 12 ; 651-660
VDI-Berichte ; 1907
2005
10 Seiten, 6 Bilder
Conference paper
German
Aluminium , Aufbautechnik , Drahtbondieren , elektrisches Steuergerät , gedruckte Schaltung , Gold , Hybridschaltung , integrierte Schaltung , Kontaktieren , Kraftfahrzeugelektrik , Kraftfahrzeugelektronik , Kupfer , Leiterverbindung , Personenkraftwagen , Verdrahtungstechnik , Wafer (Halbleiterplättchen) , Wärmebelastung
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