Le rôle de la cuisson dans l'encapsulation des circuits intégrés
Le conditionnement des circuits intégrés consiste à connecter les broches du circuit sur une plaquette de silicium à des bornes externes pour la connexion à d'autres dispositifs. Le boîtier sert d'enveloppe pour l'installation, la fixation, l'étanchéité et la protection de la puce semi-conductrice, permettant la connexion entre la puce interne et les circuits externes via des fils reliant les points de contact de la puce aux broches du boîtier, lesquelles sont ensuite connectées aux pistes du circuit imprimé.
Après le conditionnement des circuits intégrés, une cuisson est généralement effectuée pour garantir l'intégrité des composants et des structures internes, et pour éliminer l'humidité, les résidus de solvants et autres substances volatiles.
I. Fonctions de la cuisson post-emballage
1. Élimination de l'humidité et des substances volatiles :Lors de la fabrication, du stockage et du transport, les puces absorbent l'humidité et d'autres substances volatiles. Ces impuretés peuvent provoquer des bulles lors du brasage à haute température, engendrant des défauts. La cuisson permet de les éliminer efficacement et de réduire ainsi les risques liés au brasage.
2. Amélioration de la qualité de la soudure :La cuisson active le flux de la pâte à braser, améliorant ainsi son mouillage et assurant un processus de brasage plus fluide. Elle préchauffe également les composants, réduisant les chocs thermiques et les contraintes lors du brasage pour une fiabilité accrue.
3.Prévention de l'oxydation :L'oxydation à la surface des puces et des pastilles réduit l'activité du métal et l'efficacité du soudage. La cuisson minimise l'oxydation, assurant ainsi un bon contact métallique lors du soudage.
4. Nettoyage et décontamination : La cuisson à haute température élimine les huiles, la poussière et autres contaminants des composants et des circuits imprimés, réduisant ainsi le risque de problèmes de soudure.
5. Amélioration des performances : La cuisson permet de réduire les contraintes internes de la puce, limitant ainsi les microfissures et les défauts. Ceci améliore la conductivité, la durabilité et, pour certains dispositifs MOS, la mobilité des porteurs et la durée de vie.
II. Procédé de cuisson pour l'encapsulation des circuits intégrés
Le processus de cuisson comprend le préchauffage, le frittage, le refroidissement et le nettoyage :
1. Préchauffage : Les copeaux sont chauffés à une température prédéfinie dans un four de préchauffage en vue du frittage, ce qui réduit les défauts tels que les bulles et les fissures.
2. Frittage : Le frittage à haute température induit la cristallisation et la liaison des matériaux, formant ainsi la structure souhaitée. La température, la durée et l'atmosphère sont des facteurs déterminants pour les performances de la puce.
3. Refroidissement : Les copeaux sont retirés du four de frittage et refroidis à température ambiante.
4. Nettoyage : Les copeaux sont nettoyés à l'eau déminéralisée pour éliminer les résidus et garantir la propreté de leur surface.
La température, la durée et l'atmosphère doivent être rigoureusement contrôlées pendant la cuisson. Un prétraitement tel que le nettoyage par ultrasons et le séchage sous vide est indispensable pour obtenir une surface propre. Après cuisson, les puces doivent être retirées rapidement afin d'éliminer les oxydes de surface et de garantir un fonctionnement électrique optimal.
III. Types de fours appropriés
Les fours de cuisson post-conditionnement des circuits intégrés doivent offrir un traitement thermique de haute précision et de haute stabilité :
1. Four à atmosphère d'azote : Conçu pour la cuisson et le durcissement par encapsulation des puces semi-conductrices, l'azote prévient l'oxydation et améliore la qualité du produit.
2. Four à air chaud de précision chargé en azote : Utilise de l'azote et une circulation d'air chaud contrôlée pour un chauffage uniforme. Il offre un contrôle précis de la température, un chauffage homogène et une protection contre l'oxydation, idéal pour les conditions de cuisson exigeantes.
3.Four sous vide:Idéal pour éliminer les interstices et l'humidité des copeaux. La cuisson sous vide abaisse le point d'ébullition de l'humidité et des composés volatils, facilitant leur élimination tout en prévenant l'oxydation et la contamination.
Lors du choix d'un four, il convient de tenir compte du matériau, de la taille, de la structure et des exigences de cuisson de la puce. Par exemple, les dispositifs MOS nécessitent des fours permettant un contrôle précis de la température et de l'atmosphère afin d'optimiser la mobilité des porteurs et leur durée de vie.
La cuisson post-encapsulation des circuits intégrés est cruciale pour leur stabilité et leur fiabilité. Elle élimine l'humidité et les résidus, améliore la soudure, prévient l'oxydation et optimise la structure interne et les performances. Le choix du four adapté aux exigences spécifiques du circuit intégré garantit des performances et une fiabilité optimales pendant la cuisson. Les fours de haute précision, sous azote et sous vide sont autant d'options appropriées.
