Крихітні золотисті виступи на кремнієвому чіпі, з’єднання, які пізніше будуть перевернуті та з’єднані з друкованою платою, гальванічно нанесені з теплого, ретельно збалансованого розчину сульфіту золота. Хімічний склад цієї ванни надзвичайно чутливий. Один випадковий атом заліза, нікелю чи міді, розчиняючись із металевого нагрівача, осідає разом із золотом, утворюючи твердий, крихкий інтерметаліт, який зруйнує електричні та механічні властивості горбка. Занурювальний нагрівач у цій дорогоцінній чутливій ванні повинен бути хімічно невидимим. PTFE – це невидиме джерело тепла.

Процес нанесення сульфітного золота для нанесення пластин

Вафельний бампінг є критично важливим кроком у передовій упаковці напівпровідників. Після виготовлення інтегральних схем на кремнієвій пластині на вхідних/вихідних площадках утворюються крихітні провідні виступи (зазвичай золото, припій або мідь). Ці нерівності дозволяють перевертати чіп і прикріплювати його безпосередньо до підкладки чи друкованої плати-. Техніка, відома як упаковка фліп-чіп.

Для нанесення золота найчастіше використовують ванну для гальванічного покриттясульфіт золотарішення. На відміну від старих золотих ванн на основі ціаніду, сульфіт золота не містить ціанідів, працює при майже нейтральному або помірно лужному рН (зазвичай 8–10) і забезпечує дрібнозернисте яскраве золото. Ванна містить:

Золото як сульфітний комплекс золота натрію або калію.

Запатентовані стабілізатори для запобігання розкладанню.

Освітлювачі та вирівнювачі для досягнення гладкої рівномірної поверхні.

Провідні солі (наприклад, сульфіт або фосфат калію) для покращення розподілу струму.

Ванну підтримують на щадному рівні40-60 градусів. При цій температурі швидкість нанесення покриття оптимізована, напруга відкладення мінімізована, а морфологія горбистості залишається тонкою та рівномірною. Весь процес виконується в чистих приміщеннях, часто в закритих резервуарах, щоб запобігти забрудненню повітрям.

Чому PTFE нагрівач є галузевим стандартом

В аPTFE нагрівач золото сульфіт пластини натикаючисьЗастосування, занурювальний нагрівач служить єдиній, безкомпромісній меті: забезпечити стабільне рівномірне тепло без потрапляння будь-яких металевих домішок у ванну. Звичайний нагрівач із металевою оболонкою (наприклад, з титану, нержавіючої сталі або навіть позолоченого металу) повільно вимивав би іони в розчин сульфіту. Сульфітний ліганд є м'яким комплексоутворювачем, який може атакувати багато металів, особливо при підвищених температурах. Навіть незначні кількості заліза, нікелю, міді або цинку (частки на мільярд) можуть утворюватися разом із золотом під час гальванічного покриття. Ці чужорідні атоми утворюють тверді, крихкі інтерметалічні фази або змінюють зернисту структуру золота, що призводить до:

Підвищений контактний опір.

Знижена міцність на зсув.

Крихке руйнування при термозвуковому або термокомпресійному склеюванні.

Погане зволоження основи під час складання.

Занурювальний нагрівач із PTFE-оболонкою повністю усуває цей ризик. Оболонка з ПТФЕ повністю інертна до слаболужного розчину сульфіту золота. Він не реагує з хімією ванни, не поглинає жодних компонентів і не виділяє іонів металу. Сам матеріал PTFE є первинним сортом високої чистоти, без наповнювачів або добавок, які потенційно можуть вимивати забруднення. Нагрівач можна безпечно занурювати у ванну на місяці або роки без погіршення чистоти розчину.

Додаткові переваги: ​​антипригарна поверхня та відновлення золота

Гладка антипригарна поверхня PTFE забезпечує другу важливу перевагу. Позолочені ванни мають тенденцію відкладати метал на будь-яку провідну або каталітично активну поверхню. Якби використовувався металевий нагрівач, золото викладалося на його оболонку, утворюючи грубий нерівний шар. Це б:

Відходи дорогого золота (наразі оцінюється понад 60 000 доларів США за кілограм).

Змінити поверхневу випромінювальну здатність і характеристики теплопередачі нагрівача.

Створіть джерело частинок, що відшаровуються, які можуть забруднити пластину.

Потрібна періодична демонтаж обігрівача, що є дорогим і небезпечним етапом обслуговування.

Нагрівач PTFE, будучи електроізоляційним і некаталітичним, не сприяє відкладенню золота. Оболонка залишається чистою, яскравою та без металевих накопичень. Будь-яке золото, яке випадає в осад (наприклад, через розкладання ванни), зазвичай є дрібним порошком, який можна зібрати на окремих фільтрах, не прилипаючи до нагрівача.

Нагрівач PTFE — це хімічно приглушена, тепла присутність у делікатній ванні, де народжуються золоті з’єднання чіпа, не додаючи нічого, крім точного тепла, необхідного для ідеального рівномірного осадження.

Забезпечення рівномірної висоти виступу по пластині

Для успішного склеювання фліп-чіпів золоті виступи повинні мати рівномірну висоту по всій пластині (зазвичай в межах ±1–2 мкм для виступу 50 мкм). Будь-яка зміна температури в ванні для нанесення покриття безпосередньо перетворюється на зміну швидкості нанесення покриття, оскільки реакція осадження активується термічно. Холодна пляма у ванні створює коротші шишки; гаряча точка створює вищі шишки. Коли пластина пізніше вирівнюється та склеюється, неоднакова висота виступів призводить до відкритих з’єднань (де короткі виступи не контактують) або тріщин (де високі виступи відчувають надмірний тиск).

Занурювальний нагрівач з PTFE призначений для рівномірного нагріву з низькою щільністю ват. Кілька нагрівальних елементів розподілені по довжині PTFE оболонки, або кілька нагрівальних блоків розташовані навколо резервуара для покриття. Ванна зазвичай циркулює (за допомогою насоса з тефлоновим покриттям або барботуванням азоту), щоб усунути будь-які температурні градієнти. Нагрівач PTFE сприяє цій однорідності, не створюючи локальних гарячих точок. Температура його поверхні підтримується низькою (зазвичай на 3–5 градусів вище температури ванни), а оболонка з PTFE рівномірно розподіляє тепло. Результатом є рівномірність температури на ±1 градус у резервуарі для покриття, що забезпечує постійну висоту висоти від матриці до матриці.

Примітка щодо чистоти: Вимоги до чистих приміщень і якості води

Розчин сульфітного золота, який використовується для нанесення пластин, не є типовою промисловою ванною. Він має відповідати стандартам чистоти напівпровідників. Тому вся система опалення та транспортування рідини повинна бути розроблена для ультрачистої роботи:

Закритий бак:Резервуар для покриття покритий щільною кришкою (часто виготовленою з поліпропілену або PVDF), щоб запобігти потраплянню частинок повітря, пилу та летких органічних сполук у ванну. PTFE нагрівач монтується через герметичний фланець у кришці або бічній стінці.

DI вода високої чистоти: The bath is made up with semiconductor‑grade deionized (DI) water, typically with resistivity >18,2 МОм·см і загальний органічний вуглець (TOC)<1 ppb. Any contamination in the water would be concentrated during bath operation.

Попереднє очищення нагрівача PTFE:Перед установкою нагрівач PTFE ретельно очищають і пасивують. Послідовність очищення зазвичай включає:

Знежирення м’яким миючим засобом без залишків.

Промивання DI водою.

Замочування в розведеному розчині азотної або сульфамінової кислоти (для видалення будь-яких поверхневих металевих слідів від виробничого процесу).

Остаточна промивка DI водою та висушування в чистому середовищі.

Без виділення силікону або вуглеводнів:ПТФЕ-нагрівач має бути сертифікований як вільний від силіконів, пластифікаторів або інших органічних добавок, які можуть забруднити золоті відкладення або діяти як вирівнювальні агенти.

Практика експлуатації для тривалого терміну служби ванни

Щоб максимізувати термін служби золотосульфітної ванни та PTFE-нагрівача, рекомендуються наступні методи:

Обігрів резервуара в режимі холостого ходу:Коли лінія покриття не працює (наприклад, протягом ночі або у вихідні дні), температуру ванни можна знизити до кімнатної, щоб уповільнити розкладання органічних добавок. PTFE нагрівач вимкнено. Окремий резервний нагрівач із ПТФЕ з низькою потужністю можна використовувати, щоб утримувати ванну трохи вище точки осадження будь-якої солі (зазвичай 30 градусів), але цього часто уникають для економії енергії.

Фільтрація:Ванну безперервно фільтрують через поліпропіленовий або PTFE-фільтр 0,2 мкм або 0,1 мкм для видалення будь-яких частинок (включаючи будь-який осад золота). Нагрівач PTFE слід розташовувати так, щоб уникнути прямого зіткнення з зворотним потоком фільтра, що може спричинити локальну ерозію або вібрацію.

Періодичний аналіз ванни:Концентрація золота, рН і рівні добавок вимірюються щодня. Раптове зниження ефективності покриття іноді може бути пов’язане з несправністю нагрівача (наприклад, тріщина оболонки, що дозволяє проникнути сліди металу). У такому випадку уражену ванну необхідно викинути та замінити.

Перевірка обігрівача:Під час технічного обслуговування ванни (наприклад, щомісяця) нагрівач PTFE візуально перевіряють на наявність тріщин, зміни кольору або накопичення золота (їх не повинно бути). Тест мегомметром (опір ізоляції) виконується, щоб переконатися, що волога не проникла в оболонку.

Висновок: захист важливих з’єднань мікросхеми

Занурювальний нагрівач з ПТФЕ є необхідним, незабруднювальним і надійним джерелом тепла для процесу золотистої сульфітної пластини. Він захищає якість критично важливих з’єднань мікрочіпа-крихітних золотих виступів, які передають сигнали та живлення від чіпа до зовнішнього світу. Без хімічно інертного розчину для нагрівання, що не містить металу, ванна погіршилася б, рівномірність нерівностей постраждала б, а продуктивність збірки знизилася. Продуктивність суперкомп’ютера, смартфона чи автономного автомобіля захищена атомарною чистотою простого пластикового обігрівача. У середовищі чистих приміщень напівпровідникової упаковки нагрівач PTFE є не просто компонентом; це охоронець чистоти, засіб підвищення врожайності та тихий партнер у створенні найсучаснішої електроніки у світі.