2015.02.02.
Arany mikrohuzalkötés Termoszónikus mikrohuzalkötés gyártósorai Plazma tisztítás Garami Tamás
BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY
A folyamat - A folyamat 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
A folyamat - 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
2015.02.02.
A folyamat - 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
A folyamat
A folyamat
2
2015.02.02.
Plazma tisztítás -
Plazma tisztítás = 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
Plazma tisztítás - A marás során eltávolítódik a szennyeződés a bond padről
Ar+ e-
Földelt elektróda Tisztítandó termék
-V
Negatív elektróda Arany mikrohuzalkötés
8
Plazma tisztítás - 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
2015.02.02.
Plazma tisztítás - Oxigén plazma - Ózon is keletkezik - Oxidálja a szerves vegyületeket; CO2 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
- Plazma tisztítás 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
Plazma tisztítás - 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
Plazma tisztítás - 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
2015.02.02.
Szitanyomtatás utáni AOI - SPI - 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
Szitanyomtatás utáni AOI - SPI - AOI (Automatic Optical Inspection) berendezés részei: -
Konvejor rendszer, mintamozgatás Kamera (CCD) Megvilágítás (LED, Xenon) Képfeldolgozó egység Kommunikáció a központi vezérlővel
Arany mikrohuzalkötés
14
Szitanyomtatás utáni AOI - SPI - 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
2015.02.02.
Szitanyomtatás utáni AOI - SPI - 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
