Le rôle de la cuisson des boîtiers de circuits intégrés dans la fabrication des semi-conducteurs

Dans la fabrication des semi-conducteurs, le conditionnement des circuits intégrés est essentiel pour protéger les puces et garantir leurs performances et leur fiabilité. Il consiste à encapsuler les puces à l'aide de matériaux et de procédés spécifiques afin de former des composants de circuits intégrés complets, en les protégeant des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la poussière et les produits chimiques, tout en assurant les connexions électriques et la dissipation thermique. La qualité du conditionnement des circuits intégrés influe directement sur la durée de vie et la fiabilité de la puce.

I. Rôle de la cuisson des encapsulations de circuits intégrés

1.Élimination de l'humidité et des composés volatils : Lors de la fabrication, du stockage et du transport, les puces peuvent absorber de l'eau et d'autres composés volatils. Ces impuretés peuvent provoquer des bulles et des défauts de soudure lors du brasage à haute température, affectant ainsi la stabilité et la durée de vie du circuit imprimé. La cuisson permet d'éliminer efficacement ces substances et de réduire les risques liés à la soudure.
2.Qualité de soudure améliorée : La cuisson active les ingrédients actifs de la pâte à braser, améliorant ainsi le mouillage et assurant un processus de brasage plus fluide. Elle préchauffe également les composants, réduisant les chocs thermiques et les contraintes lors du brasage et améliorant de ce fait la fiabilité de la soudure.
3.Prévention de l'oxydation : L'oxydation des composants et des pastilles peut réduire l'activité des métaux et nuire au soudage. La cuisson minimise l'oxydation des composants et des pastilles, 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 mauvaises soudures.
5.Amélioration des performances : La cuisson permet de réduire les contraintes internes de la puce, limitant ainsi la formation de microfissures et de défauts. Il en résulte une amélioration de la conductivité et de la durabilité de la puce. Pour certains dispositifs MOS, la cuisson augmente également la mobilité des porteurs et la durée de vie.

II. Procédé de cuisson de l'emballage des circuits intégrés

1.Préchauffage : Les copeaux sont chauffés à une température prédéfinie dans un four de préchauffage en vue du frittage, ce qui réduit le risque de défauts tels que les bulles et les fissures au cours de ce processus.
2.Frittage : Le frittage à haute température favorise la cristallisation et la liaison des matériaux au sein de la puce, formant ainsi la structure souhaitée. Les conditions de frittage (température, durée, atmosphère) influencent considérablement la structure et les propriétés de la puce.
3.Refroidissement: Après frittage, les copeaux sont retirés du four et refroidis à température ambiante.
4.Nettoyage: Les copeaux sont nettoyés à l'eau déminéralisée pour éliminer les résidus et les contaminants, garantissant ainsi une surface propre.
Lors de la cuisson, des paramètres tels que la température, la durée et l'atmosphère doivent être rigoureusement contrôlés. Avant la cuisson, les puces subissent un nettoyage par ultrasons et un séchage sous vide. Après la cuisson, les puces doivent être rapidement retirées et les oxydes de surface éliminés afin de garantir des performances électriques optimales.

III. Applications de la cuisson des encapsulations de circuits intégrés

1.Électronique grand public : Dans les appareils tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables, la cuisson élimine l'humidité et les composés volatils de la puce, améliore la qualité de la soudure et prévient l'oxydation, assurant ainsi la stabilité et la durée de vie du produit.
2.Électronique automobile : Avec l'essor de l'intelligence et de l'électrification des véhicules, les puces des systèmes électroniques automobiles doivent offrir une fiabilité élevée. Le traitement thermique améliore la durabilité et la résistance environnementale des puces, garantissant ainsi un fonctionnement optimal du système dans des conditions variées.
3.Contrôle industriel : Dans l'automatisation industrielle et la fabrication intelligente, les dispositifs de contrôle et les capteurs nécessitent des puces à haute fiabilité. La cuisson améliore les performances et la fiabilité des puces, répondant ainsi aux exigences rigoureuses des environnements industriels.
4.Aérospatial: L'électronique aérospatiale exige une fiabilité extrêmement élevée. Le traitement thermique élimine les impuretés et les contraintes de la puce, améliorant ainsi sa résistance aux radiations et aux hautes températures, et garantissant un fonctionnement fiable du système dans des conditions difficiles.

IV. Fours d'encapsulation de circuits intégrés courants

1.Four rempli d'azote et exempt d'oxydation : Conçu pour la cuisson et le durcissement par encapsulation des puces semi-conductrices, il utilise de l'azote pour prévenir l'oxydation des puces et améliorer la qualité du produit.
2.Azote - chargé Four de précision: En introduisant de l'azote et en contrôlant la circulation de l'air chaud, il assure un chauffage uniforme de la puce avec un contrôle précis de la température et une prévention de l'oxydation, adapté aux applications sensibles aux hautes températures et à l'atmosphère.
3.Four sous vide: Idéale pour éliminer les interstices et l'humidité internes des puces, la cuisson sous vide abaisse le point d'ébullition de l'eau et des composés volatils, facilitant ainsi leur élimination. Le vide empêche également l'oxydation et la contamination.
4.Four programmable : Grâce à une programmation précise de la température et du temps, il ajuste automatiquement les paramètres en fonction de courbes prédéfinies, ce qui le rend adapté aux processus de cuisson hautement automatisés et intelligents.

Les procédés d'encapsulation et de cuisson des circuits intégrés sont essentiels à la fabrication des semi-conducteurs, influençant considérablement les performances, la fiabilité et la durée de vie des puces. L'encapsulation protège les puces des dommages externes et assure les connexions électriques et la dissipation thermique, tandis que la cuisson garantit la qualité de l'encapsulation et la stabilité de la puce. La cuisson améliore les performances du produit en éliminant les contraintes internes, en réduisant les défauts et en améliorant la conductivité et la durabilité.