FORSIM

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND SIMULATIONSTECHNIK

P4 Simulation der Auswirkung des Reflowlötprozesses auf Gefüge und Zuverlässigkeit von Lötverbindungen

Arbeitsfeld:

Die Entwicklungen in der Mikroelektronik sind sehr dynamisch. Die sich abzeichnenden Trends, wie neue Bauelementformen sowie der zunehmende Einsatz neuer Materialien, wirken sich auf die Lebensdauer von Baugruppen aus. Der neuartige Gedanke dieses Projektes besteht in der Simulation der beim Reflowlötprozeß entstehenden Lötstellen und der sich daraus ergebenden Lötstellenzuverlässigkeit.

Anwendung in der Praxis:
Die momentanen FEM-Simulationen zielen hauptsächlich auf die Vorhersage und Optimierung der Zuverlässigkeit von Lötverbindungen im späteren Einsatz ab. Unberücksichtigt bleiben derzeit prozeßabhängige Effekte wie die Wechselwirkungen der Lotlegierungen mit der Bauelementmetallisierung, die daraus resultierende Ausbildung des Gefüges und der Lötstelle aber auch die Änderung der Lotzusammensetzung.

Im Teilprojekt P4 soll die beim Montageprozeß Reflowlöten entstehende Lötverbindung simuliert werden. Die mit der Virtual-Grain-Methode beim Laserstrahlschweißen gewonnenen Erkenntnisse (oberer Teil des Bildes) gilt es auf Lötstellen zu übertragen. Zielgrößen sind die bei der Erstarrung entstehende Gefügeausbildung und die Geometrie der Lötstelle. Dabei soll ausgehend von einem Lotdepot sowohl das Schmelzen des Lotes, die sich aus der Benetzung von Bauelement und Substrat ergebende Geometrie, als auch die Gefügeausbildung bei der Erstarrung des Lotes simuliert werden.

Ähnlich wie in anderen Bereichen ist durch Praxis-Simulations-Synergien mit einem Entwicklungsschub zu rechnen. Das komplexe Zusammenwirken vieler Einflußfaktoren erfordert derzeit noch aufwendiges Experimentieren zur Optimierung des Fertigungsprozesses. Darum ist das Fernziel die Erkennung von Fehlern (z.B. Layoutfehler) durch vorherige Simulation des Reflowprozesses. Nicht zu vernachlässigen sind die sich aus den Arbeiten ergebenden Daten zur Wechselwirkung zwischen Prozeßparametern und Produktqualität. Weiterhin kann mit diesen Modellen die Grundlage für eine bessere, realitätsnähere Vorhersage der Produktzuverlässigkeit geschaffen werden. Es ergeben sich zudem wechselseitige Synergieeffekte durch laufende Arbeiten in den Bereichen Lotlegierungsentwicklung, -verarbeitung und numerische Simulation von Lasermaterialbearbeitungsprozessen.