Das Material einer CCGA-Lötkugel ist eine dreischichtige Verbundstruktur: eine innere Schicht aus hochreinem Kupfer, eine mittlere Schicht, die optional mit Nickel plattiert ist, und eine äußere Schicht aus zinnbasiertem Lot (z. B. SAC305 oder reines Zinn).
Copper Core Solder Ball (CCSB) ist ein hochleistungsfähiges Verbindungsmaterial, das speziell für fortschrittliche 3D-Verpackungen entwickelt wurde. Seine Materialzusammensetzung bestimmt direkt seine hervorragende Leistung in Szenarien mit hoher-Dichte und hoher-Zuverlässigkeit.
Innere Schicht: Hoch-reines Kupfer (Kupferkern) Hergestellt aus Elektrolytkupfer, typischerweise mit einer Reinheit von mehr als 99,9 % und einem Durchmesser im Bereich von 0,03–0,5 mm.
Kupfer hat einen Schmelzpunkt von bis zu 1083 Grad, der weit über der Reflow-Löttemperatur (ca. 250 Grad) liegt. Daher bleibt es während mehrerer Wärmezyklen fest und spielt eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung des Gehäuseraums und der Verhinderung eines Zusammenbruchs.
Mittelschicht: Vernickelung (optional) Ungefähr 2–3 μm dick, durch Elektroplattieren auf der Oberfläche der Kupferkugel abgeschieden. Seine Hauptfunktion besteht darin, die intermetallische Diffusion zwischen Kupfer und externem Lot auf Zinnbasis zu unterdrücken, die Bildung spröder IMCs (wie Cu₆Sn₅) zu verhindern und die langfristige Zuverlässigkeit der Lötverbindung zu verbessern. Ob diese Schicht hinzugefügt werden soll, hängt vom Substratmaterial und den Prozessanforderungen ab.
Äußere Schicht: Lötbeschichtung
Besteht üblicherweise aus SAC305 (Sn-3,0Ag-0,5Cu), reinem Zinn (Sn) oder einer SC-Legierung mit einer Dicke zwischen 3 und 30 μm.
Beim Reflow-Löten schmilzt es und bildet eine metallurgische Verbindung mit den PCB-Pads, wodurch elektrische und mechanische Verbindungen hergestellt werden, während der innere Kupferkern unverändert bleibt, wodurch ein stabiler Lötmechanismus aus „äußerem Schmelzen und innerer Erstarrung“ erreicht wird.
