Traitement de surface par plasma dans le domaine de l'encapsulation des semi-conducteurs
Le plasma nettoie et active les surfaces rapidement et de manière contrôlée. Dans le domaine du conditionnement des semi-conducteurs, cela permet un contrôle des processus garantissant un très faible niveau de particules, ce qui contribue à réduire les déchets et à améliorer la qualité. Le traitement de surface peut être adapté à l'application spécifique, en utilisant Openair-Plasma® à pression atmosphérique ou AURORA-Plasma dans un environnement à basse pression. Une adhérence et une mouillabilité améliorées peuvent contribuer à une plus grande stabilité du produit et aider à minimiser les défaillances d'interface telles que le mode de délamination d'interface (IDM) ou le mode de fissuration cohésive (CCM).
La qualité de l'interface est cruciale
Le plasma nettoie et active les surfaces en ligne, rapidement et de manière contrôlée. Dans l'industrie des semi-conducteurs en particulier, cela permet un contrôle des processus hautement exempt de particules, ce qui réduit les déchets et augmente la qualité. Outre une adhérence parfaite et une mouillabilité optimale, la durée de vie et la stabilité du produit en bénéficient également : les défaillances d'interface telles que la délamination (IDM) ou la fissuration interne (CCM) peuvent être considérablement minimisées grâce à un prétraitement plasma ciblé.
Les produits semi-conducteurs modernes sont constitués de systèmes multimatières complexes, allant du métal/métal au métal/polymère en passant par diverses combinaisons de polymères. Leur fiabilité dépend essentiellement de la propreté et de la permanence des liaisons entre les interfaces des matériaux. Même les plus petits défauts au niveau de ces interfaces peuvent entraîner un délaminage, des fissures ou des défaillances inattendues.
Quatre facteurs principaux peuvent compromettre la qualité de cette interface critique. Les oxydes qui se forment dans des zones indésirables peuvent nuire à une bonne liaison et au contact électrique. Une mauvaise mouillabilité de la surface empêche une adhérence uniforme et un écoulement fiable du matériau pendant le processus d'assemblage. De plus, la contamination par des particules ou des résidus peut créer des défauts qui affaiblissent la connexion ou entraînent une défaillance prématurée. Enfin, les différences de coefficients de dilatation thermique (inadéquation CTE) peuvent provoquer des contraintes mécaniques et des microfissures lors des changements de température, réduisant encore davantage la fiabilité à long terme de l'interface.
Tous ces défis peuvent désormais être relevés efficacement grâce à la technologie plasma, sans avoir recours à des produits chimiques nocifs, à une technologie sous vide coûteuse ou à des gaz spéciaux onéreux.
Nettoyage des plaquettes – Solutions au plasma pour des surfaces impeccables
La fabrication de dispositifs semi-conducteurs de pointe commence par des surfaces de plaquettes d’une pureté optimale, car chaque étape du processus en dépend. Les plaquettes de silicium, les puces et les semi-conducteurs haute performance sont extrêmement sensibles : même la plus infime contamination peut nuire à leurs performances et à leur rendement. En fonction de l’application et des exigences du processus, le plasma à pression atmosphérique et le plasma à basse pression offrent tous deux des solutions efficaces pour le nettoyage et l’activation de ces surfaces sensibles.
Pour le traitement en ligne, Openair-Plasma® permet le nettoyage des surfaces directement à pression atmosphérique, ce qui élimine la nécessité d’une étape supplémentaire sous vide et facilite les flux de production automatisés. AURORA-Plasma élargit l’éventail des options de traitement grâce à un plasma contrôlé à basse pression, permettant un traitement homogène de surfaces plus étendues, de géométries complexes ou de composants multiples.
Les plaquettes peuvent passer directement du découpage et du polissage au traitement Openair-Plasma®, où les contaminants organiques et les particules sont efficacement éliminés. Résultat : moins de défauts, un traitement efficace et une préparation de surface reproductible.
Lorsque le traitement en chambre est mieux adapté à l’application, AURORA-Plasma assure un traitement uniforme dans des conditions de basse pression définies. Cela offre aux fabricants la flexibilité de choisir le procédé plasma le mieux adapté à la géométrie des composants et à la configuration de production.
Résultat : des surfaces propres et préparées de manière reproductible constituent la base des processus en aval tels que le câblage, la fixation de puces et l’encapsulation.
Fixation et interconnexion des puces
Une connexion fiable est au cœur du conditionnement des semi-conducteurs. Des surfaces contaminées ou mal préparées peuvent entraîner des erreurs de soudure, un délaminage, un « non-adhérence sur le plot » et une défaillance prématurée.
Dans des procédés tels que le câblage, le collage de puces (flip chip) et le collage adhésif, la qualité de la surface a une influence directe sur la fiabilité et les performances. Les surfaces critiques telles que les substrats, les plots de soudure et les puces/matrices peuvent être préparées avec Openair-Plasma® dans le cadre d’un processus en ligne ou traitées avec AURORA-Plasma dans des conditions contrôlées de basse pression. Le nettoyage et l’activation par plasma améliorent la mouillabilité et l’adhérence des surfaces et créent des conditions optimales pour les processus de soudure ultérieurs.
Cadre de connexion — Réduction de l'oxyde
Les couches d'oxyde présentes sur les grilles de connexion métalliques peuvent affaiblir, voire empêcher, la réalisation de connexions solides et fiables dans les dispositifs à semi-conducteurs. Grâce aux technologies Openair-Plasma® et REDOX®, ces couches d'oxyde indésirables sont éliminées en ligne, à sec et sans recours à des chambres à vide, ce qui permet une intégration transparente dans le processus de production. Il en résulte une meilleure qualité des liaisons électriques et mécaniques, ainsi qu'un rendement de production accru, une réduction des déchets et des conditions de surface homogènes et reproductibles, garantissant la fiabilité des processus.
Soudure de puces : pourquoi le plasma est-il indispensable avant le processus de fixation des puces ?
La qualité du processus de fixation des puces est cruciale pour la fiabilité et les performances des dispositifs semi-conducteurs. Un collage irrégulier, la présence de vides ou une mauvaise adhérence des puces peuvent compromettre le fonctionnement et la fiabilité à long terme.
La préparation de surface peut suivre différents procédés. Openair-Plasma® nettoie et active les puces et les substrats en ligne à pression atmosphérique, tandis qu’AURORA-Plasma propose un traitement dans un environnement contrôlé à basse pression. Ces deux approches créent des conditions de surface définies pour les processus de collage ultérieurs. Les résidus organiques peuvent être éliminés et les propriétés de surface modifiées afin d’améliorer la mouillabilité et l’adhérence.
Parmi les avantages, on peut citer une préparation de surface fiable et reproductible, une meilleure adhérence des adhésifs et des résines époxy, ainsi qu’une meilleure mouillabilité. Cela permet de réduire les vides, la délamination et les défauts liés à l’adhérence, contribuant ainsi à des rendements plus élevés, à une réduction des déchets et à une qualité constante des produits.
Une soudure par fil fiable commence par une surface propre et activée. Même de faibles quantités de contamination, telles que des oxydes ou des résidus organiques, peuvent entraîner un « défaut d’adhérence sur le plot », une résistance au cisaillement réduite ou une rupture prématurée de la soudure.
Pour le soudage par fil, le traitement au plasma peut être adapté à l’environnement de production. Openair-Plasma® prépare les surfaces critiques directement au sein de la ligne de production, tandis qu’AURORA-Plasma permet un traitement uniforme à basse pression dans une chambre contrôlée. Ces deux technologies permettent de créer des conditions de surface définies avant le soudage et d’améliorer les caractéristiques de mouillabilité et d’adhérence des surfaces critiques.
Cela contribue à réduire les défauts tels que les soudures fragiles et le décollement, tout en garantissant une qualité de soudure stable et reproductible ainsi que des rendements de production plus élevés.
Soudage par thermocompression (TCB) — Le plasma garantit des connexions parfaites sans flux
Grâce aux procédés Openair-Plasma® et REDOX®, vous créez les conditions idéales pour les applications d’assemblage les plus exigeantes, garantissant ainsi un conditionnement de pointe fiable et des performances haut de gamme. Ces technologies innovantes de traitement de surface permettent d’obtenir des connexions stables et sans vide, sans avoir recours à de la colle, offrant ainsi une fiabilité et une répétabilité maximales du processus. Parallèlement, elles favorisent une production respectueuse de l’environnement et rentable, tout en garantissant une fiabilité électrique et mécanique supérieure pour des performances à long terme et une qualité de produit optimale.
Plasma avant le fluxage
Dans le soudage par thermocompression (TCB), la qualité de la surface détermine la fiabilité et les performances de l'ensemble de la connexion. Le traitement au plasma avant le fluxage crée une surface uniforme et à haute énergie et garantit un comportement de mouillage optimal. Cela réduit considérablement la quantité de flux nécessaire, rendant le soudage plus fiable et augmentant de manière mesurable la fiabilité de l'appareil.
TCB sans flux
L'élimination des oxydes métalliques est particulièrement importante dans les processus TCB sans flux. Ici, la technologie REDOX® de Plasmatreat offre une réduction plasma automatisée et compatible en ligne : les surfaces métalliques sont entièrement nettoyées et activées pendant le processus de production en cours, et les couches d'oxyde sont éliminées, sans utilisation de produits chimiques ni de processus humides.
Préparation de l'encapsulation
La qualité de surface du substrat joue un rôle essentiel dans la fiabilité du moulage et de l’encapsulation protectrice. Les matériaux tels que les grilles de connexion, les fils et autres composants de boîtiers nécessitent des conditions de surface bien définies pour garantir l’écoulement du matériau, l’adhérence et la stabilité à long terme.
Différents procédés plasma peuvent être sélectionnés en fonction des exigences spécifiques liées à la surface et au processus. Openair-Plasma® permet le nettoyage et l’activation en ligne et, en combinaison avec REDOX®, la réduction ciblée des oxydes. AURORA-Plasma permet un traitement uniforme à basse pression des composants dans un environnement de chambre contrôlé. PlasmaPlus® offre une option supplémentaire en appliquant de minces revêtements fonctionnels pour modifier et protéger les surfaces.
Ensemble, ces procédés peuvent améliorer la mouillabilité et l’adhérence, favoriser un écoulement uniforme du matériau et contribuer à réduire les vides et le délaminage, garantissant ainsi la fiabilité des processus de moulage et d’encapsulation.
Activation avant le sous-remplissage
Une énergie de surface élevée et homogène favorise un mouillage et un écoulement fiables des matériaux de sous-remplissage. La technologie Openair-Plasma® active les surfaces des substrats directement au sein du processus en ligne, tandis que la technologie AURORA-Plasma permet un traitement homogène dans des conditions contrôlées de basse pression. Le traitement au plasma élimine les particules et les résidus organiques issus des étapes de processus précédentes et améliore la mouillabilité et l'adhérence de la surface.
Cela favorise une répartition uniforme du sous-remplissage et la formation de filets, tout en contribuant à réduire les vides et le délaminage, ce qui garantit une encapsulation fiable et une stabilité à long terme du boîtier.
Préparation de la surface pour le moulage et l'encapsulation
La qualité de surface du substrat joue un rôle essentiel dans la fiabilité du moulage et de l’encapsulation protectrice. Les matériaux tels que les grilles de connexion, les fils et autres composants de boîtiers nécessitent des conditions de surface bien définies pour garantir l’écoulement du matériau, l’adhérence et la stabilité à long terme.
Différents procédés plasma peuvent être sélectionnés en fonction des exigences spécifiques liées à la surface et au processus. Openair-Plasma® permet le nettoyage et l’activation en ligne et, en combinaison avec REDOX®, la réduction ciblée des oxydes. AURORA-Plasma permet un traitement uniforme à basse pression des composants dans un environnement de chambre contrôlé. PlasmaPlus® offre une option supplémentaire en appliquant de minces revêtements fonctionnels pour modifier et protéger les surfaces.
Ensemble, ces procédés peuvent améliorer la mouillabilité et l’adhérence, favoriser un écoulement uniforme du matériau et contribuer à réduire les vides et le délaminage, garantissant ainsi la fiabilité des processus de moulage et d’encapsulation.
[Translate to French:]
For particularly demanding packaging applications, nanoscale plasma coatings ensure optimum bonding between epoxy mold compounds (EMCs) and the prepared substrates or dies. The result: superior adhesion, maximum reliability, and consistent performance—even under the highest thermal and mechanical loads. These nano-coatings create precisely tailored, highly active surfaces that effectively prevent delamination and cracking. This keeps the package stable and durable—from the first functional test to years of field use. Fewer defects, more output—and consistently high quality.
Revêtements barrières — Protection au niveau atomique pour les circuits intégrés sensibles
Les revêtements barrières modernes, tels que PlasmaPlus®, offrent aux composants semi-conducteurs sensibles une protection fiable contre l'humidité, la migration et un large éventail d'influences environnementales. Cette couche protectrice atmosphérique ultra-fine — dont l’épaisseur ne dépasse généralement pas 700 à 1 000 nanomètres — forme un bouclier efficace autour des composants internes. Cette technologie de revêtement de pointe offre une protection fiable contre l’eau et la contamination ionique, garantit l’isolation électrique et les performances à long terme, et conserve une grande résistance face aux contraintes thermiques et mécaniques. Ainsi, chaque boîtier de circuit intégré reste pleinement fonctionnel et électriquement stable, même dans les conditions environnementales les plus exigeantes.
Nettoyage et marquage de l'assemblage final
Les avantages de cette approche apparaissent d’emblée : les produits finis restent totalement exempts de particules et de résidus jusqu’au point de livraison, garantissant ainsi les normes les plus élevées en matière de propreté et de précision.
Parallèlement, un marquage sécurisé et permanent peut être appliqué sur n’importe quelle surface, garantissant traçabilité et durabilité. En réduisant au minimum les rebuts, vous obtenez un rendement maximal, ce qui rend les processus à la fois efficaces et rentables.
Tout au long de la production, la fiabilité des processus et une assurance qualité complète sont maintenues, jusqu’à l’étape finale. Seuls des produits finis propres et préparés de manière optimale permettent d’assurer une véritable fiabilité de production, ce qui vous permet d’offrir systématiquement la perfection et de dépasser les attentes de vos clients du début à la fin.