LED meets SMT Lotpasten für miniLED Anwendungen Die Montage von miniLEDs auf elektronische Schaltungsträger stellt eine große Herausforderung dar. Aufgrund der sehr kleinen Baugrößen reichen klassische SMT-Lotpulver des Typs 3 oder 4 nicht aus. Hierfür bedarf es Lotpulver, deren Korngröße in der Hauptfraktion < 15 μm ist und die primär im Advanced Packaging eingesetzt werden. Typische miniLEDs weisen eine Kantenlänge von < 240 μm auf. Die für die elektrische Anbindung benötigten Lotpads, welche über eine Lotpaste mit dem Schaltungsträger verbunden sind, sind sogar noch kleiner. Der effizienteste Weg, eine Lotpaste auf PCBs aufzubringen, ist das Schablonendruckverfahren. Die für die Anbindung der miniLEDs benötigte Lotpastenmenge wird durch die Größe der Öffnung in der Schablone vorgegeben. Heraeus empfiehlt, dass der Durchmesser der Schablonenöffnung mindestens 6–7 aneinander gereihter Partikel durchschnittlicher Größe entspricht. Daraus folgt, dass bei einer Lotpadgröße von 90 μm, ein Lotpulver in der Hauptfraktion < 15 μm benötigt wird. Lotpulver ab Typ 5 und größer (Typ 5 bis Typ 8+) werden bei Heraeus nach Foto: Heraeus Foto: Osram Welco SAC305 Lotpulver Typ 6 miniLED mit Heraeus Lotpaste LED100 24 EPP » 10|2021 |
ANZEIGE dem patentierten Welco®-Verfahren hergestellt. In diesem Prozess wird die Lotlegierung zunächst in einem temperaturstabilen Dispersionsmedium oberhalb ihres Schmelzbereiches aufgeheizt. Mit Hilfe eines speziellen Rotor-Stator- Verfahrens entstehen daraus geschmolzene, sehr homogene Lotpartikel, wodurch nach dem Abkühlen Lotpulver mit einer sehr engen Korngrößenverteilung (z.B. > 80 % zwischen 5–15 μm (Typ 6) / 2–11 μm (Typ 7)), sehr guter Sphäri - zität (Aspektverhältnis von ~1) sowie einer glatten Oberfläche entstehen (siehe Bild: Welco SAC305 Lotpulver Typ 6). Diese Lotpulver-Parameter helfen dabei, eine sehr gute, initiale Druckbarkeit sowie zusätzlich auch die erforderliche Langzeitdruck-Stabilität zu garantieren. Um bei diesen Feinstlotpasten neben einer exzellenten Druckbarkeit auch die nötige Lötbarkeit sicherzustellen, hat Heraeus eine angepasste NC-Flussmittel-Serie entwickelt (LED131 für Typ 6 und LED100 für Typ 7), die für solche Herausforderungen geeignet ist. Aufgrund der kleineren Korngröße steigt die Gesamtfläche der Lotpulverkugeln stark an, so dass zunächst eine geeignete Aktivierung entwickelt werden musste, um die Benetzbarkeit aller beteiligten Fügepartner (insb. miniLEDs und Substrate) sowie eine geringe Voidrate zu erreichen. Gleichzeitig musste die Isolationsfestigkeit der verbleibenden Flussmittelrückstände sichergestellt werden. Neben diesen Aspekten und den Standard-Anforderungen an Lotpasten (wie niedriger Slump und geringe Lotkugelneigung) wurde insbesondere auch auf eine ausreichende Klebrigkeit der Lotpasten vor dem Reflow geachtet. Diese dient dazu, die LED-Bauelemente mit deren deutlich kleineren Kontaktflächen bis zum Reflow-Prozess an ihrem Platz zu halten. DIE AUTOREN Stefan Mausner ist als Business Development Manager bei Heraeus Electronics verantwortlich für die Identifizierung neuer Wachstumsmärkte und die Erstellung von Markteinführungsstrategien für neue Produkte. Dr. Sebastian Fritzsche ist als Head Global Powder Development verantwortlich für die Entwicklung neuer Legierungen und Herstellverfahren für Lotpulver sowie zusätzlich die Initiierung externer Innovationsprojekte bei Heraeus Electronics. Stefan Mausner stefan.mausner@heraeus.com Tel.: +49 (6181) 35–5394 FIRMENPROFIL Heraeus Electronics ist ein führender Hersteller von Materialien für die Aufbau- und Verbindungstechnik in der Elektronikindustrie. Der Unternehmensbereich entwickelt Materiallösungen für die Leistungselektronik, Automobil- sowie Halbleiterindustrie und bietet ein breites Produktportfolio – von Materialien über Materialsysteme bis hin zu Serviceleistungen. Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG electronics.emea@heraeus.com Tel.: +49 (6181)35–4370 EPP » 10|2021 | 25
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