Silikon çipin üzerindeki minik, altın renkli çıkıntılar, daha sonra ters çevrilerek devre kartına bağlanacak olan bağlantılar, sıcak, dikkatle dengelenmiş bir altın sülfit çözeltisinden elektrolizle kaplanıyor. Bu banyonun kimyası son derece hassastır. Metalik bir ısıtıcıda çözünen tek bir hatalı demir, nikel veya bakır atomu, altınla birlikte birikerek sert, kırılgan bir intermetalik oluşturarak tümseğin elektriksel ve mekanik özelliklerini bozabilir. Bu değerli, hassas banyonun içindeki daldırma ısıtıcısı kimyasal olarak görünmez olmalıdır. PTFE görünmez ısı kaynağıdır.
Gofret Çarpma için Altın Sülfit Kaplama Prosesi
Gofret darbeleme, gelişmiş yarı iletken paketlemede kritik bir adımdır. Entegre devreler silikon levha üzerinde üretildikten sonra giriş/çıkış pedlerinde küçük iletken çıkıntılar (genellikle altın, lehim veya bakır) oluşur. Bu çıkıntılar, çipin çevrilmesine ve doğrudan bir alt tabakaya veya devre kartına bağlanmasına olanak tanır-bu teknik, flip-chip paketleme olarak bilinir.
Altın darbeleme için, elektrokaplama banyosu en yaygın olarakaltın sülfitçözüm. Eski siyanür bazlı altın banyolarının aksine, altın sülfit siyanür içermez, nötre yakın ila hafif alkali pH'ta (tipik olarak 8-10) çalışır ve ince taneli, parlak bir altın yatağı sağlar. Banyo şunları içerir:
Sodyum veya potasyum altın sülfit kompleksi halinde altın.
Ayrışmayı önlemek için özel stabilizatörler.
Pürüzsüz, düzgün bir çıkıntılı yüzey elde etmek için parlatıcılar ve düzleştiriciler.
Akım dağılımını iyileştirmek için iletken tuzlar (örneğin potasyum sülfit veya fosfat).
Banyo hafif bir sıcaklıkta tutulur40–60 derece. Bu sıcaklıkta kaplama hızı optimize edilir, birikinti gerilimi en aza indirilir ve tümsek morfolojisi ince ve düzgün kalır. İşlemin tamamı temiz oda koşullarında, hava yoluyla bulaşmayı önlemek için genellikle kapalı tanklarda gerçekleştirilir.
Neden PTFE Isıtıcı Endüstri Standardıdır?
birPTFE ısıtıcı altın sülfit gofret darbelemeUygulamada daldırma ısıtıcı tek ve tavizsiz bir amaca hizmet eder: banyoya herhangi bir metalik yabancı madde sokmadan sabit, eşit ısı sağlamak. Geleneksel bir metal kılıflı ısıtıcı (örneğin, titanyum, paslanmaz çelik ve hatta altın kaplamalı metal), iyonları yavaş yavaş sülfit çözeltisine süzecektir. Sülfit ligandı, özellikle yüksek sıcaklıklarda birçok metale saldırabilen hafif bir kompleks oluşturucu maddedir. Eser miktarda demir, nikel, bakır veya çinko bile (milyarda bir parça) elektrokaplama sırasında altınla birlikte birikebilir. Bu yabancı atomlar sert, kırılgan intermetalik fazlar oluşturur veya altın yumrunun tane yapısını değiştirerek aşağıdakilere yol açar:
Artan temas direnci.
Azaltılmış kesme mukavemeti.
Termosonik veya termokompresyon bağlama sırasında gevrek kırılma.
Montaj sırasında alt tabakanın zayıf ıslanması.
PTFE kılıflı daldırma ısıtıcı bu riski tamamen ortadan kaldırır. PTFE kılıf, hafif alkali altın sülfit çözeltisine karşı tamamen etkisizdir. Banyo kimyasıyla reaksiyona girmez, hiçbir bileşeni absorbe etmez ve kesinlikle sıfır metal iyonu açığa çıkarır. PTFE malzemesinin kendisi yüksek saflıkta, işlenmemiş bir kalitedir ve potansiyel olarak kirletici maddeleri sızdırabilecek dolgu maddeleri veya katkı maddeleri içermez. Isıtıcı, çözeltinin saflığını bozmadan aylarca veya yıllarca güvenli bir şekilde banyoya daldırılabilir.
Ek Avantajlar: Yapışmaz Yüzey ve Altın Geri Kazanımı
PTFE'nin pürüzsüz, yapışmaz yüzeyi ikinci bir kritik fayda sağlar. Altın kaplama banyoları herhangi bir iletken veya katalitik olarak aktif yüzey üzerine metal biriktirme eğilimindedir. Eğer metal bir ısıtıcı kullanılırsa altın, kılıfının üzerine kaplanacak ve pürüzlü, düzensiz bir tabaka oluşturacaktı. Bu:
Pahalı altını israf edin (şu anda kilogram başına 60.000 doların üzerinde değere sahip).
Isıtıcının yüzey emisyonunu ve ısı transfer özelliklerini değiştirin.
Gofretin kirlenmesine neden olabilecek pullanan parçacıklar için bir kaynak oluşturun.
Pahalı ve tehlikeli bir bakım adımı olan ısıtıcının periyodik olarak sökülmesini gerektirir.
Elektriksel olarak yalıtkan ve katalitik olmayan PTFE ısıtıcı, altın birikmesini desteklemez. Kılıf temiz, parlak kalır ve metal birikiminden arındırılır. Çöken altın (örn. banyoda ayrışma nedeniyle) tipik olarak ayrı filtrelerde toplanabilen, ısıtıcıya yapıştırılmayan ince bir tozdur.
PTFE ısıtıcı, çipin altın bağlantılarının doğduğu hassas banyoda kimyasal olarak sessiz, sıcak bir varlıktır ve mükemmel, düzgün bir kaplama için gereken hassas ısıdan başka hiçbir şey eklemez.
Gofret Boyunca Düzgün Yumru Yüksekliğinin Sağlanması
Başarılı flip-chip bağlama için, altın tümseklerin tüm levha boyunca oldukça düzgün bir yüksekliğe sahip olması gerekir (tipik olarak 50 μm'lik bir tümsek için ±1–2 μm dahilinde). Kaplama banyosu boyunca sıcaklıktaki herhangi bir değişiklik, kaplama reaksiyonunun termal olarak etkinleştirilmesi nedeniyle doğrudan kaplama oranındaki değişikliğe dönüşür. Banyodaki soğuk nokta daha kısa darbelere neden olur; sıcak nokta daha uzun tümseklere neden olur. Plaka daha sonra hizalandığında ve birleştirildiğinde, eşit olmayan tümsek yükseklikleri açık bağlantılara (kısa tümseklerin temas etmediği yerlerde) veya çatlak bağlantılara (uzun tümseklerin aşırı basınç aldığı durumlarda) yol açar.
PTFE daldırmalı ısıtıcı, eşit dağılımlı, düşük watt yoğunluklu ısıtma sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. PTFE kılıfın uzunluğu boyunca birden fazla ısıtma elemanı dağıtılır veya kaplama tankının etrafına birden fazla ısıtıcı ünite dizilir. Banyo tipik olarak herhangi bir termal değişimi ortadan kaldırmak için (PTFE kaplı bir pompa veya nitrojen köpürtme yoluyla) sirküle edilir. PTFE ısıtıcı, lokalize sıcak noktalar yaratmayarak bu tekdüzeliğe katkıda bulunur. Yüzey sıcaklığı düşük tutulur (tipik olarak banyo sıcaklığının 3-5 derece üzerinde) ve PTFE kılıfı ısıyı eşit şekilde yayar. Sonuç, kaplama tankı boyunca ±1 derecelik bir sıcaklık homojenliğidir ve kalıptan kalıba tutarlı tümsek yükseklikleri sağlar.
Saflık Notu: Temiz Oda ve Su Kalitesi Gereksinimleri
Gofret darbeleme için kullanılan altın sülfit kaplama çözeltisi tipik bir endüstriyel banyo değildir. Yarı iletken sınıfı saflık standartlarını karşılamalıdır. Bu nedenle, tüm ısıtma ve sıvı taşıma sisteminin ultra temiz çalışma için tasarlanması gerekir:
Kapalı tank:Kaplama tankı, havadaki parçacıkların, tozun ve uçucu organik bileşiklerin banyoya girmesini önlemek için sıkı bir kapakla (genellikle polipropilen veya PVDF'den yapılır) donatılmıştır. PTFE ısıtıcı, kapaktaki veya yan duvardaki sızdırmaz bir flanş aracılığıyla monte edilir.
Yüksek saflıkta DI su: The bath is made up with semiconductor‑grade deionized (DI) water, typically with resistivity >18,2 MΩ·cm ve toplam organik karbon (TOC)<1 ppb. Any contamination in the water would be concentrated during bath operation.
PTFE ısıtıcı ön temizliği:Kurulumdan önce PTFE ısıtıcı iyice temizlenir ve pasifleştirilir. Temizleme sırası tipik olarak şunları içerir:
Yumuşak, kalıntı bırakmayan bir deterjanla yağdan arındırma.
DI su ile durulama.
Seyreltik nitrik veya sülfamik asit çözeltisine batırma (üretim sürecinde yüzeydeki metal izlerini gidermek için).
DI su ile son durulama ve temiz bir ortamda kurutma.
Silikon veya hidrokarbon salınımı yok:PTFE ısıtıcının, altın birikintisini kirletebilecek veya tesviye maddeleri olarak işlev görebilecek, sızabilen silikonlar, plastikleştiriciler veya diğer organik katkı maddelerini içermediği onaylanmalıdır.
Uzun Banyo Ömrü İçin Operasyonel Uygulamalar
Altın sülfit banyosunun ve PTFE ısıtıcının ömrünü uzatmak için aşağıdaki uygulamaların yapılması önerilir:
Tank boşta ısıtma:Kaplama hattı boşta kaldığında (örneğin gece boyunca veya hafta sonları), organik katkı maddelerinin bozunmasını yavaşlatmak için banyo sıcaklığı oda sıcaklığına düşürülebilir. PTFE ısıtıcısı kapatılır. Banyoyu herhangi bir tuzun çökelme noktasının (tipik olarak 30 derece) hemen üzerinde tutmak için ayrı, düşük voltajlı bir PTFE yedek ısıtıcı kullanılabilir, ancak enerji tasarrufu sağlamak için genellikle bundan kaçınılır.
Filtrasyon:Banyo, her türlü parçacığı (her türlü altın çökeltisi dahil) çıkarmak için 0,2 μm veya 0,1 μm polipropilen veya PTFE filtreden sürekli olarak filtrelenir. PTFE ısıtıcı, filtre geri dönüş akışının, lokal erozyona veya titreşime neden olabilecek şekilde doğrudan çarpmasını önleyecek şekilde konumlandırılmalıdır.
Periyodik banyo analizi:Altın konsantrasyonu, pH ve katkı seviyeleri günlük olarak ölçülür. Kaplama performansındaki ani bir düşüş bazen bir ısıtıcı arızasından kaynaklanabilir (örneğin, iz metal girişine izin veren çatlak bir kılıf). Böyle bir durumda etkilenen banyo atılmalı ve değiştirilmelidir.
Isıtıcı muayenesi:Banyo bakımı sırasında (örn. aylık), PTFE ısıtıcısı çatlak, renk değişikliği veya altın birikmesi açısından görsel olarak incelenir (hiçbirinin mevcut olmaması gerekir). Kılıfın içine nem girmediğinden emin olmak için bir megger testi (yalıtım direnci) gerçekleştirilir.
Sonuç: Mikroçipin Kritik Bağlantılarının Korunması
PTFE daldırmalı ısıtıcı, altın sülfit levha şişirme işlemi için temel, kirletici olmayan ve güvenilir ısı kaynağıdır. Mikroçipin kritik bağlantılarının (çipten dış dünyaya sinyal ve güç taşıyan küçük altın çıkıntılar) kalitesini korur. Kimyasal olarak inert, metal içermeyen bir ısıtma çözümü olmadan banyo bozulur, tümsek tekdüzeliği zarar görür ve montaj verimi düşer. Bir süper bilgisayarın, bir akıllı telefonun veya otonom bir aracın performansı, basit bir plastik ısıtıcının atomik saflığıyla korunur. Yarı iletken ambalajın temiz oda ortamında PTFE ısıtıcı yalnızca bir bileşen değildir; saflığın koruyucusu, verim sağlayıcı ve dünyanın en gelişmiş elektroniklerinin yaratılmasında sessiz bir ortaktır.
