Arany mikrohuzalkötés. A folyamat. A folyamat. - A folyamat helyszíne: fokozott tisztaságú terület

Átírás

1 Arany mikrohuzalkötés Termoszónikus mikrohuzalkötés gyártósorai Garami Tamás BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY - helyszíne: fokozott tisztaságú terület - Hordozó előkészítése (betárazás, darabolás) - Mechanikai rögzítő anyag felvitele a hordozóra - Izotróp vezető ragasztók - Szitanyomtatás - Diszpenzálás - Forrasz - Si chipek beültetése - SMD alkatrészek beültetése - Beültetés optikai ellenőrzése Arany mikrohuzalkötés 2 - Alkatrészek mechanikai rögzítése (ragasztó kikeményítés) - Hőkezeléses eljárások - FIFO (First In First Out) - Felület előkészítés (plazmamarás, tisztítás) - Mintamozgatás, bondológép befogókeretbe helyezés - Bondolás - Bondolás automatikus optikai ellenőrzése - Szemrevételező állomás, javítás Arany mikrohuzalkötés 3 1

2 - Elektromos folyamatok - Elektromos paraméterek ellenőrzése, ICT (In Circuit Test) - Programozás - Funkció teszt (HFT, Hot Function Test) - Védőréteg felvitel (gélezés, GlobTob, Silgel, stb.) - Védőréteg kikeményítése (UV, hőmérséklet) - Szerelési folyamatok (házba építés, tömítés, hegesztés, címkézés, gravírozás stb.) Arany mikrohuzalkötés 4 Arany mikrohuzalkötés 5 Arany mikrohuzalkötés 6 2

3 - = plazma marás - Javítja a bondolhatóságot arany felületre - Javítja a későbbi fedőrétegek tapadását is - Plazma előállítása: - Rádiófrekvenciás generátor - Vákuum kamra (kb. 10 Pa) - Alsó elektróda negatív potenciálon - Felső elektróda földelt (ez biztosítja hogy az ionáramlás fentről lefelé menjen végbe, ahol a termék található) - Argon gáz (az elektronok ütköznek az argon gáz atomjaival és ionizálják); Ar + ion - Fizikai marás történik Arany mikrohuzalkötés 7 - A marás során eltávolítódik a szennyeződés a bond padről Ar + Földelt elektróda e - Tisztítandó termék -V Negatív elektróda Arany mikrohuzalkötés 8 - Mind a szerves és szervetlen vegyületeket marja az Ar ion bombázás - Arany pad esetén a marás sebessége kb. 25 nm/min, míg a szerves vegyületeket 500 nm/min sebességgel marja az Ar plazma - Néhány másodperces maratás elegendő lehet (<15 sec), ezzel 5 nm aranyat is eltávolítunk a felszínről - A Ni fémezésből átdiffundálódott nikkelt is eltávolítja - A kötés erősségét nagyban befolyásolja a plazma tisztítás, nélküle akár a 40 %-ára is csökkenhet a kötések szilárdsága Arany mikrohuzalkötés 9 3

4 - Oxigén plazma - Ózon is keletkezik - Oxidálja a szerves vegyületeket; CO 2 is keletkezik és víz - Ion Free Plasma (IFP): kémiai hatást vált ki - Nagyobb marási sebesség érhető el, de nikkelt nem távolít el olyan hatékonyan - Csökkenthető a ciklusidő - ellenőrzése - A felület anyagösszetételét kell vizsgálni - Röntgen Foto-elektron spektroszkópia (XPS, ESCA) - Auger-elektron spektroszkópia (AES) - Nedvesítési szögek mérése (water drop test) Arany mikrohuzalkötés 10 - Ar plazma esetén: - RF kb. 13,56 MHz - Két gáz áramlás szabályzó - A termék melegedhet (de mivel csak rövid ideig tart a maratás, ezért nem feltételen kell gondoskodni a hűtéséről) - Az alsó elektróda is melegszik (hűtőkör) - Léteznek keverhető rendszerek is (Ar+O plazma) - Gáz áramlási sebesség kb. 5 sccm - Tisztítási energia kb. néhány 100 W Arany mikrohuzalkötés 11 - Vigyázat: a túl sokáig tartó plazmamaratás bondolási problémákhoz vezet - Optimalizáció szükséges - Működő plazma tisztító berendezésben bent ragadt termékek selejtezése - Ha nem jó a plazmaelvezetés akkor újra lerakódhatnak a lemart vegyületek Arany mikrohuzalkötés 12 4

5 - Minden AOI (Automatic Optical Inspection) folyamat kidobott pénz, de szükséges, mivel hibák előfordulhatnak, ezek detektálása pedig kulcsfontosságú a gyártósor folyamatainak beállításaiban - Szitanyomtatott vagy diszpenzált vezetőragasztó / Stencilnyomtatott forrasz halmok vizsgálata SPI (Solder Paste Inspection) - Költséghatékony selejtezés / javítás (alkatrészek még nincsenek a hordozón) Arany mikrohuzalkötés 13 - AOI (Automatic Optical Inspection) berendezés részei: - Konvejor rendszer, mintamozgatás - Kamera (CCD) - Megvilágítás (LED, Xenon) - Képfeldolgozó egység - Kommunikáció a központi vezérlővel Arany mikrohuzalkötés 14-2D SPI segítségével detektálható hibák: - Nyomtatott réteg megléte (van/nincs) - Nyomtatott réteg épsége (hiányos, sérült) - Szitanyomtató illesztési hibák: - elfordulása - Nyomtatott réteg pozíciója (x, y elmozdulás, szitaillesztés) - Nyomtatott réteg kontúrja (méret, megfolyás) - Rövidzár Arany mikrohuzalkötés 15 5

6 - 3D SPI - Z-tengely információk is elérhetőek - Moire effektus, interferencia - Reflexiós problémák, árnyékhatások kiküszöbölése - Magasságtérkép készítése - 3D detektálható hibák: - Magasság - Térfogat - Visszacsatolás a nyomtató/diszpenzer felé Arany mikrohuzalkötés 16 After placement AOI - A beültetett alkatrészek vizsgálata még a forrasztás vagy ragasztó kikeményítése előtt - Gazdasági kérdés a jelenléte SMT (Sufrace Mount Technology) esetén, Bond technológiáknál jellemzően megtalálható - Szemrevételező állomásnak elküldi az eredményt - Javítás / selejtezés - Szemrevételező állomáson gold sample összehasonlítás - Az AOI berendezés összekapcsolása a gyártóberendezésekkel - Folyamatos placement error visszacsatolása - Beültetőgépek automatikus korrekciója Arany mikrohuzalkötés 17 After placement AOI - Az AOI berendezéssel detektálható hibák alkatrész beültetést követően: - Alkatrész megléte (van/nincs) - Alkatrész épsége (hiányos, sérült) - Ragasztó kifolyás mértéke - Alkatrész pozíciója (x, y elmozdulás) - Alkatrész elfordulása (kritikus limit 4-5 ) - Alkatrész mérete (helyes alkatrész ültettünk e) - Automatikus SPC (Statistical Process Controll) kimutatás generálása a folyamatmérnökök felé Arany mikrohuzalkötés 18 6