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Limpieza mediante plasma de leadframes para
semiconductores y sustratos para LEDs
El Openair®Plasma reductor consigue una eliminación rápida y efectiva de la capa de óxido,
el fundente y los restos de adhesivo
Ya sea la tarjeta de crédito, el teléfono móvil, la electrónica del coche
o el Notepad: Los componentes de los semiconductores son una parte
de nuestra vida diaria. El diseño, así como el proceso de producción de
semiconductores ha ido evolucionando en los últimos años desde el
DIP (Dual Inline Package) hasta el CSP (Chip size level packaging), pero
en muchos procesos todavía es necesaria una limpieza de la superficie
metálica antes del Wire Bonden, o con anterioridad a la inyección del
package (encapsulamiento) del semiconductor. Las superficies metálicas
contaminadas son la causa de una muy baja adherencia del Wirebond
lo que da lugar a fallos y a interrupciones de los contactos eléctricos, en
especial bajo condiciones cambiantes y estresantes, como pueden ser
los cambios de temperatura. Las metalizaciones contaminadas también
son responsables de la delaminación de la masa del molde del leadframe tras la inyección, y con ello de la entrada de humedad, que en el
peor de los casos tendrá efectos corrosivos, provocando una distorsión
de los parámetros eléctricos. Normalmente, la contaminación superficial
se subsana con la ayuda de un disolvente orgánico o mediante productos
de limpieza especiales, como por ejemplo en el caso de la contaminación debida a las pastas de soldadura. No obstante, los restos de los
productos de limpieza pueden producir, tras su secado, los mismos problemas que la contaminación inicial. El procedimiento mediante plasma
aplicado en cámara de vació puede eliminar capas de óxido, así como la
contaminación débil de origen orgánico. Los altos costes del equipamiento, así como unos largos tiempos de procesamiento son, por otro
lado, uno de los inconvenientes del procedimiento de plasma al vacío.
Mediante Openair®Plasma reductor se pueden eliminar, en un único
proceso, tanto las capas de óxido, como contaminaciones más fuertes
debidas al fundente o leves debidas agentes orgánicos. Una combinación especial durante el tratamiento, entre la mezcla de gas y un nuevo
tipo de boquilla, hace posible, la formación alrededor de las muestras
de una atmósfera altamente reductora. El número de radicales activos y
de iones por unidad de volumen aumenta en 5 órdenes de magnitud en
comparación con plasmas de hidrógeno aplicados al vacío, y permite un
tiempo de tratamiento muy corto. Gracias a la combinación única de la
boquilla y la mezcla de gases es posible el tratamiento de superficies
metálicas, tales como las de cobre, que normalmente sólo se puede
realizar con plasma al vacío o bajo atmósferas protegidas. En especial,
a temperaturas muy altas el cobre es muy sensible a la oxidación.
Mediante el tratamiento Openair ® Plasma reductor se puede limpiar
rápidamente los leadframes de cobre contaminados con el fundente, y
sin necesidad de reoxidación del cobre tras el Diebonden. Por lo general,
el tiempo necesario para librar a un leadframe de 110 mm de longitud del
fundente es aproximadamente de 20 segundos (ver imágenes inferiores).
Leadframes de cobre para aplicaciones en el campo de los semiconductores y
placas metálicas de circuitos impresos básicos para aplicaciones LED
Aplicación de plasma reductor a presión atmosférica sobre un leadframe de
cobre para su uso con semiconductores tras la soldadura de chips
www.plasmatreat.es
AIDS48_01 Semiconductor Cleaning
Fecha: 11.05.2012
Patente mundial: DE19532412, DE29624481, DE10061828, EP0761415, EP1230414, JP4082905, US6,800,336 B1
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En la imagen inferior se puede observar un leadframe contaminado con
fundente antes y después del tratamiento con Openair®Plasma reductor. Tras la limpieza no se aprecia ninguna decoloración del marco de
cobre. Gracias a la geometría de la tobera, las partes tratadas se ven
menos solicitadas térmicamente que con procedimientos de plasma
atmosféricos reductores comparables. Así, por ejemplo, se pueden limpiar tarjetas de plástico o de núcleo metálico sin daños térmicos. También
los soportes cerámicos y los soportes de interruptores diferenciales se
pueden tratar después del Diebonden y antes de Wire Bonding. El plasma es eléctricamente neutro. Quedan descartados los daños en el chip
provocados por descargas eléctricas.
Todas las pruebas se han realizado con el dispositivo estándar Openair
®Plasma. Para fines de producción, el equipo es como el que se muestra a continuación, por lo cual se hace uso de un cargador de placas..
Opcionalmente, esta tecnología de plasma también se puede implementar en una producción de roll to roll.
Leadframe para semiconductor antes del moldeo por inyección. Derecha:
Sangrado sobre el Leadframe mediante fundente. Izquierda: Tras la limpieza
con Openair®Plasma en una atmósfera reductora.
Junto al uso con semiconductores, el método también es aplicable
a carcasas para LEDs y sustratos. Gracias a la velocidad de procesamiento el Openair®Plasma reductor es una valiosa alternativa a los
procedimientos de plasma al vacío y se puede considerar como un sustituto ecológico de los procesos de limpieza húmedos. No sólo ahorra en
costes de equipamiento, sino que también aumenta el rendimiento por
unidad de tiempo.
La tobera y la alineación de los equipos se han de ajustar de tal manera
al leadframe especial como al tipo de sustrato para que un flujo óptimo
de gas consiga el máximo efecto de limpieza. Los resultados descritos
anteriormente están basados en una primera aplicación mediante el uso
de una tobera modificada de manera sencilla.
Por lo tanto, también es de esperar una mejora del proceso debido a la
reducción en el tiempo de tratamiento. Mediciones adicionales de las
solicitudes térmicas de las muestras tratadas aportarán información
más precisa sobre el tipo de carcasas que se pueden limpiar con este
tipo de plasma.
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