Development of an industrializable process for the assembly of deoxidized flip-chips using a reducing plasma treatment - Archive ouverte HAL
Thèse Année : 2020

Development of an industrializable process for the assembly of deoxidized flip-chips using a reducing plasma treatment

Développement d'un procédé industrialisable d'assemblage des puces retournées désoxydées à l'aide d'un traitement plasma réducteur

Résumé

Flip-chips are getting larger and bump density is continuously increasing making flux residues difficult to clean after soldering. Since flux residues are causing reliability issues when poorly washed, fluxless solutions are gaining interest from microelectronics industry. In the past, several studies have shown that fluxless soldering can be achieved using hydrogen based plasma treatment. That kind of treatment creates a reducing environment that can remove surface oxides from flip chip’s bump. This project covers the development of a plasma treatment in order to solder flip-chips without any flux in an industrial environment. The goal is to prove that such treatment can be used on commercial hardware without decreasing the packaging quality. To do so, we are first presenting the plasma treatment development by itself; Process window is studied as well as re-oxidation kinetics and comparison with other reducing methods. Soldering development is also studied in order to be able to use our plasma treatment in a production line without any problem. More precisely, focus is made on a method to keep chip and laminate aligned but also on the methodology to treat chips and laminates without damaging them. Reliability testing is also conducted to prove that our plasma process can be used on a production line without causing any reliability trouble.
Les puces retournées étant de plus en plus larges et la densité d’interconnexions de plus en plus élevée, il devient difficile de nettoyer les résidus de décapant après brasage au four. Étant donné que ces résidus peuvent causer des problèmes de fiabilité des puces, il est intéressant de se pencher sur une solution permettant l’assemblage sans décapant (flux en anglais). Aussi, le nettoyage de ces résidus se faisant à l’eau sous pression, le fait de supprimer le décapant permet de réduire la consommation d’eau d’une ligne d’assemblage de puces retournées et de s’affranchir de l’utilisation de produit chimique. Plusieurs travaux dans la littérature montrent qu’il est possible d’utiliser des traitements plasma réducteurs, souvent composés d’hydrogène, afin de désoxyder les billes de brasure avant assemblage. La présente étude traite donc de l’utilisation de ce type de traitement plasma de manière industrielle. Plusieurs points sont donc abordés; Tout d’abord le développement du traitement plasma pour qu’il soit efficace sur des puces commerciales ainsi qu’une étude de la fenêtre de procédé, de la cinétique de réoxydation et une comparaison avec d’autres méthodes de désoxydation. Puis, le développement du procédé d’assemblage en tant que tel pour permettre l’utilisation d’un traitement plasma sur une ligne de production, notamment une méthode de maintien de la puce sur son laminé. Enfin, des tests de fiabilité sont présentés afin de démontrer la faisabilité du procédé en production sans altérer la puce et ses composants. Dans cette partie, différentes solutions sont abordées pour contrer des effets non-désirables du traitement plasma sur la puce et pour rendre le procédé le plus optimal possible.
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-03872838 , version 1 (25-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03872838 , version 1

Citer

Maxime Godard. Development of an industrializable process for the assembly of deoxidized flip-chips using a reducing plasma treatment. Engineering Sciences [physics]. Université de Sherbrooke, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03872838⟩
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