Openair-Plasma® in der Halbleiterfertigung
In der Halbleiterindustrie wird bislang für viele Anwendungen Vakuumplasma eingesetzt. Beim Openair-Plasma® Verfahren ermöglicht eine in die Plasmaeinheit integrierte „reaktive Plasmazone“ die durchgängige Vorbehandlung im vorlaufenden Produktionsprozess. Die potenzialfreie Openair-Plasma® Mikrofeinstreinigung ist ideal für die Fertigung hochsensibler Elektrotechnologie und ersetzt somit die Vakuumkammer bei der Produktion von Chipverpackungen auf eine viel effizientere und kostengünstigere Weise. Das Verfahren ermöglicht einen schnellen Inline-Prozess und garantiert eine perfekte Gleichmäßigkeit unabhängig von Ihrem Prozess und Produkt.
Interface quality is crucial
Plasma cleans and activates surfaces inline, quickly and in a controlled manner. In the semiconductor industry in particular, this enables highly particle-free process control, which reduces waste and increases quality. In addition to perfect adhesion and optimal wettability, service life and product stability also benefit: interface failures such as delamination (IDM) or internal cracking (CCM) can be significantly minimized through targeted plasma pretreatment.
Modern semiconductor products consist of complex multi-material systems – from metal/metal to metal/polymer to various polymer combinations. Their reliability depends crucially on how cleanly and permanently the material interfaces are bonded. Even the smallest defects at these interfaces lead to delamination, cracks, or unexpected failures.
Four main factors jeopardize this critical interface quality:
- oxides that form in the wrong places
- poor wettability of surfaces
- contamination by particles and residues
- different coefficients of thermal expansion (CTE mismatch)
All these challenges can now be effectively addressed with plasma technology – without the use of harmful chemicals, cost-intensive vacuum technology, or expensive specialty gases.
Vakuumfreie Verarbeitung – Openair-Plasma® eröffnet neue Potenziale bei der Herstellung von Halbleitern
Silicium-Wafer, Chips und Hochleistungshalbleiter stellen die empfindlichsten elektronischen Bauteile dar. Parallel mit der Entwicklung dieser Technologien hat sich die Niederdruck-Plasmatechnik als Fertigungsverfahren etabliert.
Die Weiterentwicklung des Openair-Plasma® verfahrens unter Atmosphärendruck eröffnet hier insbesondere durch die Automatisierbarkeit ganz neue Potenziale. Für die Plasmabehandlung – z. B. bei der Reinigung von Wafern oder dem Chip-Bonding – ist kein Vakuum mehr notwendig, die Prozessabläufe können stark vereinfacht werden.
Die Attachment and Interconnection
A perfect connection is at the heart of every modern semiconductor packaging process. Contaminated, poorly prepared surfaces lead to bonding errors, delamination, “non-stick on pad” and premature failures. In processes such as wire bonding, die bonding (flip chip) and modern adhesive bonding, the quality of the surface determines reliability and performance.
Openair-Plasma® cleans and activates all critical surfaces—substrate, bond pads, chip/die. Oxide layers and disruptive residues are removed, and wettability and adhesion are optimally adjusted.
Die Plasmabehandlung gewährleistet:
- Entfernung von Verunreinigungen, die eine ordnungsgemäße Haftung verhindern
- Aktivierung der Bondpad-Oberfläche für einen stärkeren Drahtgriff
- Reduzierung von schwachen Verbindungen, Bond-Lifts und Nacharbeiten
- Verbesserte elektrische und mechanische Stabilität der Verbindung
- Höhere Ausbeute durch konsistente und wiederholbare Bonding-Ergebnisse
Die-Bonding – Warum Plasma vor dem Verkleben?
Uneinheitliche Verklebungen und Hohlräume beim Die Attach können die Leistung beeinträchtigen. Openair-Plasma® bereitet sowohl den Chip als auch das Substrat vor, indem es Oberflächenrückstände entfernt und Materialoberflächen aktiviert – inline, ohne Vakuum oder Chemikalien.
Thermo-Compression Bonding (TCB)—Plasma ensures perfect flux-free connections
With Openair-Plasma® and REDOX® process, you create the perfect conditions for demanding bonding processes – for reliable advanced packages and high-end applications.
The result:
- Stable, void-free connections without the use of flux
- Maximum process reliability and repeatability
- Conducive to environmentally friendly and cost-efficient production
Maximum electrical and mechanical reliability
Thermo-Kompressions-Bonden (TCB)
Die Anwendung von Plasma vor dem Flussmittelauftrag sorgt für eine gleichmäßige Oberflächenenergie und ein optimales Benetzungsverhalten. Dies ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Flussmittelverbrauchs, verbessert die Verbindungsbildung und trägt zu einer höheren Zuverlässigkeit der Bauteile bei.
Fluxless Thermo Compressin Bonding (TCB)
Bei fluxlosen TCB-Prozessen können Metalloxide eine zuverlässige Verbindung verhindern. Das REDOX®-Tool ermöglicht eine inline-Plasma-basierte Oxidreduktion und schafft saubere Metalloberflächen für eine robuste Verbindungsleistung. Dieser Trockenprozess macht den Einsatz von Flussmitteln überflüssig und unterstützt sowohl eine höhere Prozesssicherheit als auch eine umweltfreundliche Fertigung.
Encapsulation Preparation
Stable, long-term reliable protective encapsulation is the backbone of modern semiconductor components. However, even the best encapsulation material can only achieve its full effect if the surfaces are optimally prepared. Invisible residues, oxides, or poor wettability quickly lead to delamination, air pockets, or defects—thus jeopardizing the electrical performance and long-term stability of the package.
Targeted plasma activation prior to encapsulation creates perfect surface conditions: The encapsulant can be distributed reliably and without bubbles, adheres to all relevant materials, and thus ensures long-lasting and comprehensive protection – even under the most demanding conditions.
Aktivierung vor dem Unterfüllen
Eine hohe und gleichmäßige Oberflächenenergie ist für die Benetzbarkeit von Unterfüllmaterialien unerlässlich. Openair-Plasma® aktiviert Substratoberflächen inline, verbessert den Unterfüllfluss und die Haftung. Es sorgt außerdem für eine saubere, gleichmäßige Filetbildung und entfernt Verunreinigungen aus dem Dicing-Prozess. Das Ergebnis: weniger Hohlräume und eine zuverlässigere Verkapselung.
Surface Preparation for Molding and Encapsulation
The surface quality of the substrate is crucial for reliable molding and protective encapsulation. It is essential that all materials involved—from lead frames and fine wires to sophisticated encapsulants—are optimally cleaned, free of oxidation, and reactive. This is the only way to ensure a seamless material flow, maximum adhesion, and absolute long-term stability.
Openair Plasma® offers several specialized processes:
- Plasma cleaning removes all organic and inorganic residues that could impair adhesion or cause delamination.
- Plasma reduction removes even the finest metal oxides and creates highly active, chemically bondable surfaces.
- PlasmaPlus® Nano Coating (Conformal Coating) applies a thin, homogeneous barrier that protects against moisture and further increases material compatibility.
In combination, these processes ensure optimal flow of the potting material, prevent air pockets, and enable full compliance with REACH and MSL1 requirements—for maximum reliability even under the toughest production and operating conditions.
Barrierebeschichtungen in IC-Gehäusen
Empfindliche Halbleiterbauelemente müssen vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt werden. PlasmaPlus® ermöglicht die atmosphärische Abscheidung ultradünner Barrierebeschichtungen (je nach Anwendung typischerweise 700 bis 1.000 nm) zum Schutz von IC-Gehäusen.
Final Assembly Cleaning & Marking
The perfect finish to any semiconductor manufacturing process is crucial for delivery quality and functionality. Contamination from dust, handling, or residues often occurs during final assembly, which can compromise product safety and markability. At the same time, important markings such as barcodes, serial numbers, and laser engravings are applied here, which must adhere permanently and precisely.
This is where Openair Plasma® comes in: directly before packaging, marking, or ejection, inline plasma cleaning ensures absolutely flawless surfaces. This removes even the last particles, giving each component the “finishing touch” – flawless and ready for use. Innovative features such as barcode reader and dual lane integration, as well as intelligent PCU control, make the process flexible, scalable, and maximally reliable.
Your advantages:
- Particle- and residue-free end products right up to the delivery point
- Secure, permanent marking on any surface
- Highest yield rates thanks to minimized scrap
- Process reliability and quality assurance right up to the final production step
The finishing touch for perfection:
Only with clean, optimally prepared end products can you ensure genuine production reliability and delight your customers with every delivery – from start to finish.
