Maži auksiniai silicio lusto iškilimai, jungtys, kurios vėliau bus apverstos ir prijungtos prie plokštės, yra galvanizuotos iš šilto, kruopščiai subalansuoto aukso sulfito tirpalo. Šios vonios chemija yra nepaprastai jautri. Vienintelis klaidingas geležies, nikelio ar vario atomas, ištirpęs iš metalinio šildytuvo, nusėstų kartu su auksu, sudarydamas kietą, trapų intermetalinį sluoksnį, kuris sugadintų guzo elektrines ir mechanines savybes. Panardinamasis šildytuvas šioje brangioje, jautrioje vonioje turi būti chemiškai nematomas. PTFE yra tas nematomas šilumos šaltinis.

Aukso sulfito dengimo procesas, skirtas vaflių sumušimui

Plokščių sumušimas yra svarbus žingsnis kuriant pažangias puslaidininkines pakuotes. Po to, kai integriniai grandynai yra pagaminti ant silicio plokštelės, ant įvesties / išvesties trinkelių susidaro maži laidžiai iškilimai (paprastai aukso, litavimo arba vario). Dėl šių iškilimų lustą galima apversti ir tiesiogiai prijungti prie pagrindo arba plokštės -šiuo būdu žinomas kaip apverčiamas lusto pakavimas.

Aukso smūgiams galvanizavimo vonia dažniausiai yra aaukso sulfitassprendimas. Skirtingai nuo senesnių, cianido pagrindu pagamintų aukso vonių, aukso sulfitas nėra cianidinis, veikia esant beveik neutraliam arba švelniai šarminiam pH (paprastai 8–10) ir sudaro smulkiagrūdį, ryškų aukso nuosėdą. Vonioje yra:

Auksas kaip natrio arba kalio aukso sulfito kompleksas.

Patentuoti stabilizatoriai, apsaugantys nuo skilimo.

Šviesikliai ir lygintuvai, kad būtų pasiektas lygus, vienodas nelygumo paviršius.

Laidžios druskos (pvz., kalio sulfitas arba fosfatas), kad pagerintų srovės paskirstymą.

Vonia palaikoma švelniai40-60 laipsnių. Esant tokiai temperatūrai, dengimo greitis yra optimizuotas, nuosėdų įtempis sumažinamas iki minimumo, o iškilimų morfologija išlieka puiki ir vienoda. Visas procesas atliekamas švarioje patalpoje, dažnai uždengtose talpyklose, kad būtų išvengta oro taršos.

Kodėl PTFE šildytuvas yra pramonės standartas

APTFE šildytuvas su aukso sulfito plokštelėmisPanardinamasis šildytuvas turi vieną bekompromisį tikslą: užtikrinti stabilią, vienodą šilumą, neįnešant į vonią jokių metalinių priemaišų. Įprastas šildytuvas su metaliniu apvalkalu (pvz., titano, nerūdijančio plieno ar net paauksuoto metalo) lėtai išplautų jonus į sulfito tirpalą. Sulfito ligandas yra švelnus kompleksą sudarontis agentas, galintis atakuoti daugelį metalų, ypač esant aukštesnei temperatūrai. Netgi nedideli geležies, nikelio, vario ar cinko kiekiai (dalių milijardui) gali nusėdti kartu su auksu galvanizavimo metu. Šie pašaliniai atomai sudaro kietas, trapias intermetalines fazes arba pakeičia aukso gumbelio grūdelių struktūrą, todėl:

Padidėjęs kontaktinis pasipriešinimas.

Sumažintas šlyties stiprumas.

Trapus lūžis termogarsinio arba termokompresinio sujungimo metu.

Surinkimo metu substratas blogai sudrėksta.

Panardinamasis šildytuvas su PTFE apvalkalu visiškai pašalina šią riziką. PTFE apvalkalas yra visiškai inertiškas švelniai šarminiam aukso sulfito tirpalui. Jis nereaguoja su vonios chemija, nesugeria jokių komponentų ir išskiria visiškai nulį metalo jonų. Pati PTFE medžiaga yra labai gryna pirmarūšė, be užpildų ar priedų, kurie galėtų išplauti teršalus. Šildytuvą galima saugiai panardinti į vonią mėnesius ar metus, nesumažinant tirpalo grynumo.

Papildomi pranašumai: nepridegantis paviršius ir aukso atkūrimas

Lygus, nelipnus PTFE paviršius yra antras svarbus pranašumas. Paauksuotos vonios turi tendenciją nusodinti metalą ant bet kokio laidžio arba kataliziškai aktyvaus paviršiaus. Jei būtų naudojamas metalinis šildytuvas, ant jo apvalkalo išsilygintų auksas ir susidarytų šiurkštus, nelygus sluoksnis. Tai būtų:

Iššvaistykite brangų auksą (šiuo metu jo vertė viršija 60 000 USD už kilogramą).

Pakeiskite šildytuvo paviršiaus spinduliavimo ir šilumos perdavimo charakteristikas.

Sukurkite pleiskanojančių dalelių, kurios galėtų užteršti plokštelę, šaltinį.

Reikalauti periodiškai nuimti šildytuvą, tai yra brangus ir pavojingas priežiūros etapas.

PTFE šildytuvas, būdamas elektrą izoliuojantis ir nekatalizinis, neskatina aukso nusėdimo. Apvalkalas išlieka švarus, šviesus ir be metalo sankaupų. Bet koks auksas, kuris nusėda (pvz., dėl skilimo vonioje), paprastai yra smulkūs milteliai, kuriuos galima surinkti ant atskirų filtrų, neprilipti prie šildytuvo.

PTFE šildytuvas yra chemiškai tylus, šiltas buvimas subtilioje vonioje, kurioje gimsta auksinės lusto jungtys, pridedant tik tikslią šilumą, reikalingą tobulam, vienodam nuosėdoms.

Užtikrinti vienodą smūgio aukštį visoje plokštelėje

Norint sėkmingai suklijuoti flip-chip, auksiniai iškilimai turi būti labai vienodo aukščio visoje plokštelėje (paprastai ±1–2 μm, jei iškilimas yra 50 μm). Bet koks temperatūros pokytis dengimo vonioje tiesiogiai virsta dengimo greičio pokyčiais, nes nusodinimo reakcija yra suaktyvinama termiškai. Šalta vieta vonioje sukelia trumpesnius iškilimus; karštoje vietoje susidaro aukštesni iškilimai. Kai plokštelė vėliau išlygiuojama ir suklijuojama, dėl nevienodo iškilimo aukščio jungtys atviros (kur trumpi nelygumai nesiliečia) arba sutrūkinėja jungtys (kai aukšti iškilimai patiria per didelį slėgį).

PTFE panardinamasis šildytuvas sukurtas užtikrinti vienodą, mažo vatų tankio šildymą. Keli kaitinimo elementai yra paskirstyti per visą PTFE apvalkalo ilgį arba keli šildytuvai yra išdėstyti aplink dengimo baką. Vonia paprastai cirkuliuoja (naudojant PTFE padengtą siurblį arba azoto burbuliavimą), kad būtų pašalinti bet kokie šiluminiai gradientai. PTFE šildytuvas prisideda prie šio vienodumo, nes nesukuria vietinių karštų taškų. Jo paviršiaus temperatūra palaikoma žema (paprastai 3–5 laipsniais aukštesnė už vonios temperatūrą), o PTFE apvalkalas tolygiai paskirsto šilumą. Rezultatas yra ± 1 laipsnio temperatūros vienodumas visame dengimo bake, leidžiantis nuosekliai pasiekti iškilimų aukštį nuo štampų iki štampų.

Grynumo pastaba: švarios patalpos ir vandens kokybės reikalavimai

Aukso sulfito dengimo tirpalas, naudojamas plokštelėms išmušti, nėra tipiška pramoninė vonia. Jis turi atitikti puslaidininkių grynumo standartus. Todėl visa šildymo ir skysčių tvarkymo sistema turi būti suprojektuota taip, kad veiktų itin švariai:

Uždengtas bakas:Dengimo bakas yra su sandariu dangteliu (dažnai iš polipropileno arba PVDF), kad į vonią nepatektų ore esančios dalelės, dulkės ir lakūs organiniai junginiai. PTFE šildytuvas montuojamas per sandarų flanšą dangtelyje arba šoninėje sienelėje.

Aukšto grynumo DI vanduo: The bath is made up with semiconductor‑grade deionized (DI) water, typically with resistivity >18,2 MΩ·cm ir visa organinė anglis (TOC)<1 ppb. Any contamination in the water would be concentrated during bath operation.

Išankstinis PTFE šildytuvo valymas:Prieš montavimą PTFE šildytuvas kruopščiai išvalomas ir pasyvuojamas. Valymo seka paprastai apima:

Riebalų šalinimas švelniu plovikliu be likučių.

Skalavimas DI vandeniu.

Mirkymas praskiestame azoto arba sulfamo rūgšties tirpale (kad pašalintumėte visus paviršiaus metalo pėdsakus nuo gamybos proceso).

Galutinis skalavimas DI vandeniu ir džiovinimas švarioje aplinkoje.

Neišskiria silikono ar angliavandenilių:PTFE šildytuvas turi būti sertifikuotas kaip be išplaunamų silikonų, plastifikatorių ar kitų organinių priedų, galinčių užteršti aukso nuosėdas arba veikti kaip išlyginamosios medžiagos.

Naudojimo praktika, skirta ilgam naudojimui vonioje

Norint maksimaliai prailginti aukso sulfito vonios ir PTFE šildytuvo tarnavimo laiką, rekomenduojama laikytis šios praktikos:

Bako šildymas tuščiąja eiga:Kai dengimo linija neveikia (pvz., per naktį arba savaitgaliais), vonios temperatūra gali būti sumažinta iki kambario temperatūros, kad būtų sulėtinti organinių priedų skaidymas. PTFE šildytuvas išjungtas. Atskiras mažos galios PTFE parengties šildytuvas gali būti naudojamas, kad vonia būtų šiek tiek virš bet kokių druskų kritulių taško (paprastai 30 laipsnių), tačiau dažnai to vengiama taupyti energiją.

Filtravimas:Vonia nuolat filtruojama per 0,2 μm arba 0,1 μm polipropileno arba PTFE filtrą, kad būtų pašalintos bet kokios dalelės (įskaitant aukso nuosėdas). PTFE šildytuvas turi būti pastatytas taip, kad būtų išvengta tiesioginio filtro grįžtamojo srauto poveikio, nes tai gali sukelti vietinę eroziją arba vibraciją.

Periodinė vonios analizė:Aukso koncentracija, pH ir priedų lygis matuojamas kasdien. Staigus dengimo efektyvumo sumažėjimas kartais gali būti siejamas su šildytuvo gedimu (pvz., įtrūkęs apvalkalas, dėl kurio gali patekti metalo pėdsakai). Tokiu atveju pažeistą vonią reikia išmesti ir pakeisti.

Šildytuvo patikrinimas:Vonios priežiūros metu (pvz., kas mėnesį) PTFE šildytuvas vizualiai apžiūrimas, ar nėra įtrūkimų, spalvos pakitimo ar aukso sankaupų (neturi būti). Atliekamas meggerio testas (izoliacijos varža), siekiant užtikrinti, kad į apvalkalą nepatektų drėgmė.

Išvada: svarbių mikroschemos jungčių apsauga

Panardinamasis PTFE šildytuvas yra esminis, neužteršantis ir patikimas aukso sulfito plokštelių smūgiavimo proceso šilumos šaltinis. Jis apsaugo svarbių mikroschemos jungčių kokybę{1}}mažyčiai auksiniai iškilimai, perduodantys signalus ir energiją iš lusto į išorinį pasaulį. Be chemiškai inertiško, bemetalio šildymo tirpalo, vonia suirtų, nukentėtų iškilimų vienodumas, o surinkimo išeiga sumažėtų. Superkompiuterio, išmaniojo telefono ar autonominės transporto priemonės našumą saugo paprasto plastikinio šildytuvo atominis grynumas. Puslaidininkinės pakuotės švarioje patalpoje PTFE šildytuvas nėra tik komponentas; tai grynumo apsauga, našumo užtikrinimo priemonė ir tylus partneris kuriant pažangiausią pasaulyje elektroniką.