半導体パッケージングにおけるOpenair-Plasma^®

Openair-Plasma^®(オープンエアープラズマ) は、インラインで表面を迅速かつ制御された状態で洗浄・活性化します。
特に半導体分野では、高度にパーティクルの少ないプロセス制御を可能にし、不良の低減と品質の向上に貢献します。さらに、優れた密着性と最適な濡れ性に加え、製品の耐用年数や安定性も向上します。選択的なプラズマ前処理によって、層間剥離 (IDM：界面破壊モード) などの界面故障や、内部クラック (CCM：凝集破壊モード) を大幅に低減できます。

界面品質が左右する半導体の信頼性

現代の半導体パッケージは、金属／金属、金属／ポリマー、さらにはさまざまなポリマー組み合わせから成る複雑な多材料システムで構成されています。
その信頼性は、材料界面がどれだけ清浄で、かつ長期にわたって安定した結合を保てるかに大きく依存します。
これらの界面にわずかな欠陥が生じるだけでも、層間剝離、クラック、または予期せぬ故障を引き起こす可能性があります。

この重要な界面品質を損なう主な要因は次のとおりです。

酸化膜の形成：不要な領域に形成された酸化膜は、適切な接着や電気的接触を妨げます。
濡れ性の不足：表面の濡れ性が不十分な場合、接合プロセス中の均一な密着や材料の安定した流動が阻害されます。
パーティクルや残渣による汚染：微粒子や有機残渣の付着は、接合部の欠陥や早期故障を引き起こします。
熱膨張係数の差 (CTEミスマッチ)：温度変化に伴う機械的応力や微細亀裂の発生により、界面の長期信頼性が低下します。

これらの課題はすべて、有害な薬品や高コストな真空装置、特殊ガスを用いることなく、プラズマ技術によって効果的に解決できます。

ウェーハ洗浄—常圧プラズマによる最高純度

先進的な半導体デバイスは、最も純度の高いウェーハ表面から始まります。なぜなら、すべてのプロセスステップがそれに依存しているからです。シリコンウェーハ、チップ、高性能半導体は極めて敏感であり、ごくわずかな汚染でも性能や歩留まりに影響を及ぼします。従来、ウェーハ洗浄には密閉真空チャンバー内の低圧プラズマシステムが必要でした。

Openair-Plasma^®技術の登場によりこの状況は一変しました。現在では大気圧プラズマが真空や生産遅延なしに、インラインでナノレベルの表面洗浄を実現します。真空工程を排除することで、Openair-Plasma^®はワークフローを簡素化し自動化を促進します。ウェーハはスライシング・研磨工程から直接プラズマ処理へ移行でき、炭水化物や粒子を完全に除去します。結果として、エラーの減少、生産速度の向上、プロセス効率の最大化を実現します。

この非真空・インラインプラズマプロセスは、あらゆる半導体材料に最高の表面純度を保証します。化学薬品を使用せず、生産停止時間も発生させない信頼性が高く再現性のある洗浄を提供します。本技術は自動化製造ラインへの容易な統合が可能で、生産コストの削減と環境負荷の低減を同時に実現します。

結果：すべてのウェーハがワイヤボンディング、ダイアタッチ、または次の工程に向けて完璧に準備された状態でパッケージングワークフローに投入されるため、最初から優れたデバイス信頼性が保証されます。

ダイアタッチメントと相互接続

現代の半導体パッケージングプロセスにおいて、完璧な接続は中核をなします。汚染された、または不適切に処理された表面は、ボンディングエラー、剥離、「非接着パッド」、早期故障を引き起こします。

ワイヤボンディング、ダイボンディング（フリップチップ）、現代的な接着剤ボンディングなどのプロセスにおいて、表面の品質が信頼性と性能を決定します。Openair-Plasma^®は基板、ボンディングパッド、チップ/ダイなど全ての重要表面を洗浄・活性化します。酸化層や有害な残留物を除去し、濡れ性と接着性を最適に調整します。

リードフレーム—酸化層低減

金属リードフレーム上の酸化層は、半導体デバイスにおける強固で信頼性の高い接続を弱めたり妨げたりする可能性があります。Openair-Plasma^®とREDOX^®ツールを用いれば、これらの不要な酸化層をインラインで、乾燥状態で、真空チャンバーなしで除去でき、生産工程にシームレスに統合されます。その結果、ボンディング品質の向上（電気的・機械的両面）に加え、生産歩留まりの向上、廃棄物の削減、そして一貫性のある再現性のある表面状態が実現され、プロセス信頼性が最大化されます。

ダイボンディング—ダイアタッチプロセス前にプラズマが欠かせない理由

ダイアタッチプロセスの品質は、あらゆる半導体デバイスの信頼性と性能にとって極めて重要です。不均一なボンディング、ボイド、または不十分なダイの接着は、デバイスの使用開始から耐用年数の終了まで、その機能性を損なうおそれがあります。Openair-Plasma^® は、すべてのダイと基板が完璧な状態でスタートすることを保証します。有機残留物や酸化層はインラインで完全に除去され、表面は真空や強力な化学薬品を使用することなく正確に活性化されます。その違いは明らかです。プラズマ処理を行わない場合、ボイド、層間剥離、接着の問題がより頻繁に発生しますが、プラズマ処理を行うと、すべてのダイが確実、強固、かつクリーンにボンディングされます。

そのメリットとしては、プロセスの信頼性とボンディング品質の最大化、あらゆる汚染物質のクリーンな除去、接着剤、エポキシ、はんだの密着性の向上などが挙げられます。完璧な濡れ性により、ボイドや剥離が減少するため、熱的および機械的ストレス下でも信頼性の高いデバイス性能が保証されます。その結果、歩留まりの向上、廃棄物の削減、製品品質の安定化につながります。

つまり、Openair-Plasma^® を使用することで、すべてのダイアタッチステップが技術的な傑作となり、あらゆる条件下で完璧に機能する半導体が実現します。

ワイヤボンディング—プラズマ活性化による最高信頼性

完璧なワイヤボンディング接続は、あらゆる現代ICの基盤であり、それは完全に清浄化された活性化表面から始まります。酸化物や有機汚染物質といったわずかな残留物でさえ、「パッドへの非密着」、弱いせん断強度、さらには早期故障を引き起こします。

プラズマ活性化によってのみ、必要な条件、すなわち汚染物質が完全に除去され、ボンディングパッド表面が最大限に活性化されます。これにより、ワイヤのグリップ力が強化されるだけでなく、電気的および機械的安定性も確保されます。ボンディングの弱さ、ボンディングリフト、コストのかかる手直しなどの欠陥が大幅に減少します。その結果、歩留まりの向上、安定した再現性のある結果、そしてあらゆるパッケージングワークフローにおける決定的な品質上の優位性がもたらされます。

熱圧縮ボンディング (TCB) — プラズマにより、フラックスを使用しない完璧な接続を実現

Openair-Plasma^® および REDOX^® プロセスにより、最も要求の厳しいボンディング用途にも理想的な条件を作り出し、信頼性の高い先進的なパッケージングとハイエンドの性能を保証します。これらの革新的な表面処理技術により、フラックスを使用せずに安定したボイドのない接続が可能になり、最大限のプロセス信頼性と再現性を提供します。同時に、環境に優しくコスト効率の高い生産をサポートしながら、長期的な性能と製品品質のために優れた電気的および機械的信頼性を実現します。

フラックス処理前のプラズマ

熱圧縮ボンディング（TCB）では、表面の品質が接続全体の信頼性と性能を決定します。フラックス処理前のプラズマ処理により、均一で高エネルギーの表面が形成され、最適な濡れ性が確保されます。これにより、必要なフラックスの量が大幅に削減され、ボンディングの信頼性が向上し、デバイスの信頼性が測定可能レベルで向上します。

フラックスレス TCB

金属酸化物の除去は、フラックスフリーの TCB プロセスにおいて特に重要です。ここで、Plasmatreat の REDOX^® テクノロジーは、自動化されたインライン対応のプラズマ還元を提供します。金属表面は、生産プロセス中に完全に洗浄および活性化され、酸化層は、化学薬品や湿式プロセスを使用することなく除去されます。

封止前処理

安定した長期信頼性を持つ保護封止は、現代の半導体部品の基盤です。しかし、最良の封止材料であっても、表面が最適に処理されて初めてその効果を最大限に発揮できます。目に見えない残留物、酸化物、または不良な濡れ性は、剥離、気泡、欠陥を迅速に引き起こし、パッケージの電気的性能と長期安定性を損なう危険性があります。

封止前のターゲットプラズマ活性化により、完璧な表面状態を実現：封止材は気泡なく確実に分散され、全ての関連材料に密着するため、最も過酷な条件下でも長期的かつ包括的な保護を保証します。

アンダーフィル前の活性化

アンダーフィル材が確実に濡れ、シームレスに流動するための鍵となる前提条件は、高く均一な表面エネルギーです。Openair Plasma^®により、基板表面はインライン工程で直接活性化され、アンダーフィルが最適に分散・確実に密着します。同時に、ダイシング工程で生じた微細な粒子や残留物も完全に除去されます。結果として、完璧なフィレット形成、気泡（ボイド）の大幅な低減、そして日常使用や過酷な条件下でも最大限の信頼性のある保護を提供する封止が実現します。

成形・封止のための表面処理

基板の表面品質は、信頼性の高い成形と保護封止に決定的に重要です。リードフレームや微細ワイヤから先進的な封止材に至るまで、関与する全ての材料は徹底的に洗浄され、酸化物が除去され、高い反応性を有している必要があります。これにより初めて、材料のシームレスな流動性、最大接着性、長期安定性が保証されます。

Openair-Plasma^®はこれを実現する専門プロセス群を提供します。プラズマ洗浄は接着性を損なう可能性のある有機・無機残留物を除去し、剥離を防止します。プラズマ還元は微細な金属酸化物すら除去し、化学的結合が可能な高活性表面を形成します。PlasmaPlus^®ナノコーティングは湿気から保護しつつ材料適合性を高める、薄く均一なバリア層を形成します。

これらのプロセスを組み合わせることで、ポッティング材の最適な流動性確保、エアポケットの防止、REACHおよびMSL1規格への完全準拠を実現し、最も過酷な生産・稼働条件下でも最高の信頼性を提供します。

最適なEMC接着のためのナノコーティング

特に要求の厳しいパッケージング用途において、ナノスケールのプラズマコーティングは、エポキシモールドコンパウンド（EMC）と準備された基板またはダイとの間の最適な接着を保証します。その結果：優れた接着性、最高の信頼性、そして一貫した性能が実現されます。これは、最も高い熱的・機械的負荷下でも維持されます。これらのナノコーティングは、剥離やクラッキングを効果的に防止する、精密に調整された高活性表面を形成します。これにより、パッケージは最初の機能試験から長年の実使用に至るまで、安定性と耐久性を維持します。欠陥の減少、生産性の向上、そして一貫した高品質を実現します。

バリアコーティング— 敏感なICのための原子レベルの保護

PlasmaPlus^®などの現代的なバリアコーティングは、湿気、マイグレーション、および幅広い環境影響から敏感な半導体部品を確実に保護します。大気圧下で形成される超薄膜保護層（通常わずか700～1,000ナノメートル）は、内部部品を効果的にシールドします。この先進的なコーティング技術は、水およびイオン汚染に対する信頼性の高い保護を提供し、電気的絶縁性と長期性能を保証し、熱的・機械的ストレス下でも高い耐性を維持します。その結果、あらゆるICパッケージは、最も過酷な環境条件下においても完全に機能し、電気的に安定した状態を保ちます。