Yarı iletken paketleme plazma işleme yöntemi, atomik düzeydeki kirleticileri ortadan kaldırır, yüzey enerjisini yükseltir ve TSV oluşumundan ve alt dolgu malzemesi dağıtımından BGA lehim topu bağlanmasına ve tel bağlamaya kadar her kritik montaj adımında arayüzey bağını iyileştirir.
Gelişmiş Ambalajın Yüzey Sorunu Neden Var?
Yarı iletken cihazlar küçülüp üst üste yığıldıkça, malzemeler arasındaki arayüzler birincil güvenilirlik riski haline gelir. Üç boyutlu entegre devreler, flip-chip düzenekleri ve yüksek yoğunluklu bilyalı ızgara dizileri, termal döngü, mekanik stres ve yıllarca süren çalışma altında bir arada kalabilmek için temiz, yüksek enerjili yüzeylere bağlıdır.
Bu yüzeyler kirlendiğinde, sonuçlar tahmin edilebilir:
- Organik kalıntılar ve doğal oksitler yüzey enerjisini azaltır ve yapıştırıcıların düzgün şekilde yapışmasını engeller.
- Epoksi reçinenin dışarı sızması, kritik arayüzlerde boşluklar oluşturur.
- Yüksek en-boy oranına sahip özelliklerin içindeki kalıntılar, katman ayrılmasına, lehim bağlantı yorgunluğuna ve montaj sürecinin son aşamalarında ortaya çıkan verim kaybına neden olur.
Geleneksel kimyasal temizlik, genel kirliliği giderebilir ancak yüksek en-boy oranına sahip detayların içine ulaşamaz. Plazma tedavisi Bu yöntem, temas gerektirmeyen, kimyasal madde kullanılmayan ve hassas yapılara zarar vermeyen tek bir kuru işlemle yüzey morfolojisini temizler, aktive eder ve değiştirir.
TSV Plazma Temizleme ve Yüksek En Boy Oranlı Temizleme
Silikon üzerinden geçen geçiş yolları, yarı iletken üretiminde en zorlu temizleme zorluklarından biridir. Bunları oluşturan aşındırma işlemi, yan duvarlarda fotorezist kalıntıları, florokarbon pasivasyon katmanları ve organik kirlilik bırakır. Sıvı kimyasallar bu yapılara homojen bir şekilde ulaşamaz.
TSV plazma temizliği, oksijen veya hidrojen plazma karışımları kullanarak yan duvarlardaki organik kirleticileri uzaklaştırır; bu karışımlar kalıntılarla reaksiyona girer ve onları hazneden uzaklaştırılan uçucu yan ürünlere dönüştürür. Sonuç olarak, metal kaplama sırasında bariyer ve tohum katmanlarının düzgün bir şekilde yapışmasını sağlayan temiz, kimyasal olarak aktif bir yüzey elde edilir.
Yüksek en boy oranlı temizleme, sızıntı akımına ve açık devrelere yol açan eksik temizlemeyi önler; bu da gelişmiş 3D istifleme mimarilerinde geçiş yolu yoğunlukları arttıkça daha da kötüleşen bir verim sorunudur.
Alt Dolgu Yapışması ve Flip-Chip Güvenilirliği
Kılcal dolgu malzemesi, flip-chip lehim bağlantı noktalarını termal döngünün mekanik stresinden korur. Etkinliği, çip pasivasyonu ve alt tabaka yüzeyleri boyunca ne kadar iyi ıslandığına ve aktığına bağlıdır. Düşük yüzey enerjisi akışı yavaşlatır, boşluklar oluşturur ve bağlantının bazı bölgelerini korumasız bırakır.
Alt dolgu malzemesi dağıtımından önce uygulanan plazma işlemi, yüzey enerjisini artırır ve kılcal akışı hızlandıran ve boşluksuz kaplama sağlayan hidrofilik bir yüzey oluşturur. Alt dolgu yapışması Hem yonga pasivasyonu hem de alt tabaka önemli ölçüde iyileşir ve bununla birlikte köşe yüksekliği homojenliği de artar.
Özellikle termal stres altında ayrılmaya yatkın olan düşük k dielektrik malzemeler için, plazma ile aktive edilmiş alt dolgu yapışması, termal döngü yeterlilik testini geçen bir paket ile geçemeyen bir paket arasındaki farkı oluşturur.
Kurşun Çerçeve Yüzey Hazırlığı ve Tel Bağlama
Kurşun çerçeveli ambalajlarda, bakır ve nikel yüzeyler taşıma ve depolama sırasında oksidasyona ve organik kalıntılara maruz kalır. Bunlar tel bağlarını zayıflatır, kalıplama bileşiğinin yapışmasını engeller ve korozyon için yollar oluşturur.
Kurşun çerçeve yüzeyinin plazma ile hazırlanması, hidrojen plazma indirgemesi yoluyla oksidasyonu giderir ve oksijen plazma kimyası yoluyla organik kirliliği ortadan kaldırır. Elde edilen yüzey temiz ve kimyasal olarak aktiftir, tel bağlantı arızalarına neden olan zayıf metal bağlarından arındırılmıştır.
Bu, yapışma mukavemetini gözle görülür şekilde artırır, epoksi sızıntısını azaltır ve genel ambalaj sızdırmazlığını iyileştirir.
BGA Bağlama Güvenilirliği ve Yüzey Hazırlığı
Bilyalı ızgara dizilim paketleri, lehim bağlantılarının yüksek yoğunluğunu küçük bir alana yoğunlaştırır ve bu bağlantıların her biri, cihaz ısındıkça ve soğudukça termomekanik strese maruz kalır. Bakır pedler üzerindeki doğal oksit, ıslanabilirliği azaltır, boşluklar oluşturur ve lehim bağlantılarını zayıflatır.
Plazma temizleme işlemi, lehim topu takılmasından hemen önce oksit tabakasını ortadan kaldırdığında, BGA bağlama güvenilirliği artar ve lehimin düzgün bir şekilde ıslattığı temiz bir bakır yüzey elde edilir. Plazma işlemine tabi tutulmuş alt tabakalar, kesme çekme kuvvetinde ve termal döngü performansında ölçülebilir bir iyileşme gösterir. Bazı konfigürasyonlarda, plazma işlemi, agresif lehimleme kimyasallarına olan bağımlılığı, tamamen lehimleme gerektirmeyen montajı mümkün kılacak kadar azaltır.
Plazmalı ve Plazmasız Yöntemlerde Süreçler Arası Güvenilirlik
| İşlem Adımı | Plazma olmadan | Plazma ile |
| TSV ön doldurma | Fotorezist kalıntıları boşluklara ve açık devrelere neden olur. | Temiz yan duvarlar, düzgün metal kaplama, boşluk yok. |
| Alt dolgu | Düşük yüzey enerjisi, zayıf akış, boşluk oluşumu | Yüksek yüzey enerjisi, hızlı kılcal akış, boşluksuz yapı |
| BGA lehim bağlantısı | Doğal oksit tabakası, zayıf ıslanabilirlik, zayıf bağlantılar | Temiz bakır pedler, güçlü ve düzgün lehim bağlantıları |
| Tel bağlama | Oksidasyon ve kalıntılar bağ kuvvetini zayıflatır. | Aktif yüzey, daha yüksek yapışma gücü, daha az sızıntı |
Keylink'in atmosferik plazma sistemleri, aşağıdakiler dahil: PL-5050 Ve PL-5050P 110 mm'ye kadar işlem genişlikleri ve çoklu nozul konfigürasyonlarıyla, hat içi kurşun çerçeve, alt tabaka ve BGA yüzey hazırlığı için oldukça uygundur. Ambalajla ilgili uygulamalar için Keylink'in kaynakları... PE ambalajlar için plazma yüzey işlemi aynı şeyin nasıl olduğunu gösteriyor aktivasyon Bu ilkeler tüm malzeme türleri için geçerlidir.
Önde Gelen Ambalaj Üreticileri Neden Plazma Kullanıyor?
Plazma işlemi, önde gelen yarı iletken paketleme tesislerinde isteğe bağlı bir süreç iyileştirmesinden, bir yeterlilik şartına dönüşmüştür. Keylink, wafer seviyesindeki hazırlıktan nihai paket pasivasyonuna kadar tüm montaj akışı boyunca önde gelen yerli paketleme üreticilerine sistemler tedarik etmiştir.
Sebepleri oldukça açık:
- Daha temiz yüzeyler her yapıştırma aşamasında daha az hata ürettiği için verimlilik artar.
- Daha güçlü arayüzler daha fazla termal döngüye dayanabildiği için güvenilirlik artar.
- Kuru plazma işlemleri, ıslak kimyasal temizlemenin yerini alarak, elleçleme, bertaraf ve düzenleyici yükümlülükleri ortadan kaldırır.
Bağımsız atmosferik sistemlerden tam otomatik hat içi konfigürasyonlara kadar dikey entegrasyon yeteneği, aynı tedarikçinin her aşamada yüzey hazırlığını ele alabileceği ve her adım için ayrı çözümler gerektirmeyeceği anlamına gelir. Gelişmiş ambalaj uygulamanız için plazma işleme çözümlerini görüşmek üzere Keylink ile iletişime geçin.
