半導体パッケージングにおけるOpenair-Plasma®技術

半導体製造におけるパッケージング工程は、チップ性能の最大化と信頼性の高い接続、確実な保護および効率的な放熱を実現する重要なプロセスです。しかし、有機残渣や酸化膜などの表面汚染は、接合品質や電気的信頼性を著しく低下させる要因となります。さらに、過酷な環境で使用される電子デバイスでは、ICチップの性能が経時的に劣化する恐れがあります。

プラズマトリートのOpenair-Plasma®(オープンエアープラズマ) 技術は、精密な表面洗浄と活性化、酸化膜の還元処理、防食・接着促進ナノコーティングの適用により、こうした課題を根本から解決します。
これらの処理により、表面特性が最適化され、接続信頼性の向上と高い歩留まりの実現に貢献します。

Interface quality is crucial

Plasma cleans and activates surfaces inline, quickly and in a controlled manner. In the semiconductor industry in particular, this enables highly particle-free process control, which reduces waste and increases quality. In addition to perfect adhesion and optimal wettability, service life and product stability also benefit: interface failures such as delamination (IDM) or internal cracking (CCM) can be significantly minimized through targeted plasma pretreatment.

Modern semiconductor products consist of complex multi-material systems – from metal/metal to metal/polymer to various polymer combinations. Their reliability depends crucially on how cleanly and permanently the material interfaces are bonded. Even the smallest defects at these interfaces lead to delamination, cracks, or unexpected failures.

Four main factors jeopardize this critical interface quality: 

  • oxides that form in the wrong places
  • poor wettability of surfaces
  • contamination by particles and residues
  • different coefficients of thermal expansion (CTE mismatch)

All these challenges can now be effectively addressed with plasma technology – without the use of harmful chemicals, cost-intensive vacuum technology, or expensive specialty gases.

真空を必要としない大気圧プラズマ処理 ― ウェハー/チップ製造に新たな可能性を拓くOpenair-Plasma®

シリコンウェハー、チップ、高性能半導体は、極めて高感度な電子コンポーネントです。これらの進歩に伴い、半導体製造プロセスとして低圧プラズマ技術も発展してきました。

そして現在では、大気圧環境で利用できる進化したプラズマ技術Openair-Plasma®(オープンエアープラズマ) が登場し、特に自動化の面で新たな可能性を切り拓いています。
真空を必要としないプラズマ処理は、製造工程の大幅な簡素化と効率化を実現します。

Die Attachment and Interconnection

A perfect connection is at the heart of every modern semiconductor packaging process. Contaminated, poorly prepared surfaces lead to bonding errors, delamination, “non-stick on pad” and premature failures. In processes such as wire bonding, die bonding (flip chip) and modern adhesive bonding, the quality of the surface determines reliability and performance.

Openair-Plasma® cleans and activates all critical surfaces—substrate, bond pads, chip/die. Oxide layers and disruptive residues are removed, and wettability and adhesion are optimally adjusted.

REDOX®ツールによる
リードフレームの酸化物還元

主な特長と利点:

  • 接合品質の向上
  • 生産歩留まりの向上
  • 安定した再現性のある処理結果

Openair-Plasma®による大気圧プラズマ処理は、以下の効果によりこれらの問題を防ぎます。

  • 接着を妨げる汚染物質の除去
  • ボンドパッド表面の活性化によるワイヤ接合強度の向上
  • 弱い接合やボンドリフト、リワークの低減
  • 電気的・機械的な接合安定性の確保
  • 安定した再現性による歩留まりの向上

ダイボンディング — ダイアタッチ前にプラズマ処理が必要な理由

ダイアタッチ工程における接合のばらつきやボイドの発生は、デバイスの性能や信頼性を損なう原因となります。
Openair-Plasma®は、真空や薬品を使わずにインラインで、ダイおよび基板表面の残渣を除去し、材料表面を活性化します。

半導体製造におけるプラズマ処理ソリューション

  • デュアルレーン方式
  • バーコードスキャン機能
  • パワーコントロールユニット (PCU) による制御モジュール
  • 歩留まり100%と高品質な製品の実現

Thermo-Compression Bonding (TCB)—Plasma ensures perfect flux-free connections

With Openair-Plasma® and REDOX® process, you create the perfect conditions for demanding bonding processes – for reliable advanced packages and high-end applications.

The result:

  • Stable, void-free connections without the use of flux
  • Maximum process reliability and repeatability
  • Conducive to environmentally friendly and cost-efficient production
  • Maximum electrical and mechanical reliability

     

サーモコンプレッションボンディング (TCB)

フラックス処理前にプラズマ処理を施すことで、表面エネルギーを均一化し、濡れ性を最適化します。
これにより、フラックス使用量を大幅に削減でき、接合形成の品質が向上し、デバイスの信頼性向上にもつながります。

フラックスレス・サーモコンプレッションボンディング (TCB)

フラックスレスTCBプロセスでは、金属酸化膜が信頼性の高い接合を妨げる要因となります。
プラズマトリートのREDOX®ツールは、インラインでのプラズマ酸化還元処理を可能にし、強固で信頼性の高い接合を実現するクリーンな金属表面を形成します。この乾式プロセスはフラックスを不要とし、高いプロセス信頼性と環境に配慮した製造を実現します。

 

コンサルティングと資料

半導体産業においてOpenair-Plasma®を活用することで、歩留まり最大100%の実現が可能です。

こちらから、詳細な事例や資料をご確認ください。

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Encapsulation Preparation

Stable, long-term reliable protective encapsulation is the backbone of modern semiconductor components. However, even the best encapsulation material can only achieve its full effect if the surfaces are optimally prepared. Invisible residues, oxides, or poor wettability quickly lead to delamination, air pockets, or defects—thus jeopardizing the electrical performance and long-term stability of the package.

Targeted plasma activation prior to encapsulation creates perfect surface conditions: The encapsulant can be distributed reliably and without bubbles, adheres to all relevant materials, and thus ensures long-lasting and comprehensive protection – even under the most demanding conditions.

アンダーフィル工程前の表面活性化

アンダーフィル材の濡れ性を確保するには、高く均一な表面エネルギーが不可欠です。
Openair-Plasma®は基板表面をインラインで活性化し、アンダーフィルの流動性と密着性を向上させます。さらに、クリーンで均一なフィレット形成を実現し、ダイシング工程で生じた汚染物質を除去します。
その結果、ボイドの発生を抑え、信頼性の高い封止を実現します。

Surface Preparation for Molding and Encapsulation

The surface quality of the substrate is crucial for reliable molding and protective encapsulation. It is essential that all materials involved—from lead frames and fine wires to sophisticated encapsulants—are optimally cleaned, free of oxidation, and reactive. This is the only way to ensure a seamless material flow, maximum adhesion, and absolute long-term stability.

Openair Plasma® offers several specialized processes:

  • Plasma cleaning removes all organic and inorganic residues that could impair adhesion or cause delamination.
  • Plasma reduction removes even the finest metal oxides and creates highly active, chemically bondable surfaces.
  • PlasmaPlus® Nano Coating (Conformal Coating) applies a thin, homogeneous barrier that protects against moisture and further increases material compatibility.

In combination, these processes ensure optimal flow of the potting material, prevent air pockets, and enable full compliance with REACH and MSL1 requirements—for maximum reliability even under the toughest production and operating conditions.

ICパッケージにおけるバリアコーティング

高感度な半導体デバイスには、水分や汚染からの確実な保護が求められます。PlasmaPlus®(プラズマプラス) は、大気圧下で超薄膜のバリアコーティング (用途に応じて通常700~1,000 nm) を成膜し、ICパッケージを保護します。

Final Assembly Cleaning & Marking

The perfect finish to any semiconductor manufacturing process is crucial for delivery quality and functionality. Contamination from dust, handling, or residues often occurs during final assembly, which can compromise product safety and markability. At the same time, important markings such as barcodes, serial numbers, and laser engravings are applied here, which must adhere permanently and precisely.

This is where Openair Plasma® comes in: directly before packaging, marking, or ejection, inline plasma cleaning ensures absolutely flawless surfaces. This removes even the last particles, giving each component the “finishing touch” – flawless and ready for use. Innovative features such as barcode reader and dual lane integration, as well as intelligent PCU control, make the process flexible, scalable, and maximally reliable.

Your advantages:

  • Particle- and residue-free end products right up to the delivery point
  • Secure, permanent marking on any surface
  • Highest yield rates thanks to minimized scrap
  • Process reliability and quality assurance right up to the final production step

The finishing touch for perfection:

Only with clean, optimally prepared end products can you ensure genuine production reliability and delight your customers with every delivery – from start to finish.