Acceleratore adesivo per sigillatura di plastica - DuPont ™ Cyclotene™
Agente chimico promotore di adesione
Durante il processo di produzione di AP3000 e AP8000, il silano viene idrolizzato attraverso un processo proprietario. Questo converte parte del gruppo alcossi silanico o acetossi sililico in silanolo (Si-OH) e condensa parzialmente per formare oligomeri silossanici. Gli oligomeri silanici contenenti gruppi silanolo sono considerati i componenti attivi nelle soluzioni di promotori di adesione. AP3000 e AP8000 sono gli unici promotori di adesione raccomandati per la resina Cyclotene™.
Applicazione dell'acceleratore adesivo
Per preparare la superficie al rivestimento con resina Cyclotene™, la soluzione promotrice di adesione viene applicata sulla superficie del substrato e quindi asciugata mediante rotazione. La superficie del substrato è immediatamente pronta per il rivestimento con BCB. AP3000 e AP8000 sono progettati per il rivestimento tramite centrifugazione e non sono raccomandati per l'applicazione di primer a vapore. Questi promotori di adesione migliorano l'adesione del BCB alla maggior parte delle superfici. La funzione fondamentale dei promotori di adesione è quella di formare un'interfaccia compatibile tra due materiali incompatibili. Il meccanismo di adesione ha origine dalla condensazione del silanolo con atomi di ossigeno superficiali o gruppi ossidrilici. La superficie del metallo o dei materiali inorganici può quindi essere ricoperta di silano organico, con la parte organica rivolta verso l'esterno. Rende la superficie più compatibile con i polimeri organici. AP3000 offre solitamente un'adesione migliore rispetto ad AP8000. La presenza di vinile in AP3000 (che può reagire con i gruppi benzociclobutene nella resina) è talvolta considerata la ragione di questo miglioramento. Tuttavia, mancano dati specifici a supporto di questa ipotesi. Su alcune superfici, l'AP8000 funziona bene, sebbene non presenti gruppi funzionali evidenti in grado di reagire con i polimeri BCB. L'effettivo meccanismo di interazione tra BCB e promotori di adesione rimane poco chiaro.
Il materiale di base è pre-pulito
Una superficie pulita, priva di particelle e contaminanti organici, è fondamentale per ottenere un'interfaccia solida tra il film Cyclotene™ e il substrato sottostante. A seconda dell'attrezzatura disponibile, sono stati utilizzati diversi trattamenti di pre-pulizia. Alcuni esempi includono:
Plasma di O2 Plasma di O2;
Plasma di O2/CF4 con lavaggio ad acqua;
Plasma di O2/CF4 con lavaggio ad acqua;
Risciacquo con acido acetico Lavaggio con acqua Plasma di Ar;
Agente di rimozione della resistenza al lavaggio con acqua;
Plasma di O2 che scorre nell'acqua;
Agente anticorrosivo e agente decapante Risciacquo con acqua
Tutti questi metodi possono essere utilizzati con successo, ma possono sorgere problemi se non vengono utilizzati correttamente. Per alcuni tipi di utensili al plasma, il plasma O₂/CF₂ può generare ossifluoruri sulla superficie metallica, riducendo così l'adesione. L'alluminio sembra essere particolarmente vulnerabile a questa influenza. Sono stati utilizzati agenti anticorrosivi e decapanti, ma a causa di un risciacquo incompleto, possono formarsi residui, causando problemi di adesione. La procedura di pre-pulizia più comunemente applicabile è il plasma O₂, con o senza risciacquo con acqua. L'utensile al plasma di tipo RIE (Reactive Ion Etching) sembra essere il più efficace, superiore alle macchine per incisione a secchio e agli utensili al plasma a microonde.
Alcune sostanze chimiche per l'incisione possono attaccare l'interfaccia e causare il distacco o la delaminazione del film di Cyclotene™ dalla superficie sottostante. A volte non si tratta di un attacco al promotore di adesione, ma piuttosto di un'incisione del substrato; poiché il film di BCB polimerizzato è sottoposto a sollecitazioni di trazione, l'agente di attacco continua ad attaccare l'interfaccia, causando la delaminazione.
Metodi di prova di adesione
Per misurare l'adesione del film vengono utilizzati diversi metodi. Questo rapporto utilizza i dati ottenuti da tre diversi metodi di prova: stripping del nastro, edge stripping migliorato (m-ELT) e bump shear. Il test di spellatura del nastro si basa sulla norma ASTM D-3359-93. Nel test, è stata utilizzata una serie di lame parallele per graffiare il film fino a formare una griglia di 10 x 10 da 1 mm. La valutazione è una descrizione semi-quantitativa del danno causato dall'adesione e dalla rimozione del nastro. L'intervallo di valutazione va da 0B (massima delaminazione del film) a 5B (nessuna perdita o danno del film). Il film è stato testato dopo l'essiccazione (senza stress da temperatura/umidità) e il test in pentola a pressione (PCT). Le condizioni per il PCT sono: 121 °C, 2 atmosfere di pressione e 100% di umidità relativa.
L'adesione del BCB ai metalli
Alluminio
Sebbene si osservi solitamente un'eccellente adesione all'alluminio, questa superficie è particolarmente sensibile alla contaminazione superficiale e la pre-pulizia è di grande importanza. Se si utilizza la pre-pulizia con O₂/CF₂, è necessario assicurarsi che la superficie dell'alluminio non si converta in un'elevata percentuale di ossifluoruro di alluminio, che potrebbe ridurre l'adesione. Si noti che se si integrano film fotosensibili multistrato Cyclotene™ con alluminio, il primo strato richiederà una fase di de-gommatura con plasma fluorurato, e questa fase deve anche lasciare una superficie di alluminio intatta per lo strato successivo di film Cyclotene™.
Oro
Le pellicole Cyclotene™ non aderiscono bene all'oro o ad altri metalli preziosi. Sebbene il BCB possa coprire completamente il filo e le caratteristiche in oro, quando le aperture della pellicola si trovano sull'interfaccia con l'oro, l'adesione potrebbe diminuire. Questo perché l'oro non forma ossidi superficiali, quindi non ci sono atomi di ossigeno sulla superficie disponibili per il legame con il silano. Per evitare questa situazione, si raccomanda di evitare il più possibile il contatto tra il BCB e l'interfaccia con l'oro e di utilizzare uno strato intermedio (come il nitruro di silicio) per fornire una superficie per l'adesione del BCB.
Semiconduttori del gruppo III-V
L'adesione dei film di Cyclotene™ ai semiconduttori del gruppo III-V (GaAs, InP) è spesso scarsa, anche quando si utilizza AP3000. Come per l'oro, è meglio evitare questa interfaccia e utilizzare uno strato intermedio (come nitruro di silicio o Ti) per fornire una superficie per l'adesione del BCB.
L'adesione del metallo sul BCB
Sputtering
La considerazione più importante per garantire una buona adesione dei film metallici sputterati alla resina Cyclotene™ è la necessità di un'incisione mediante sputtering. L'incisione mediante sputtering (solitamente con argon) deve essere eseguita in situ senza interrompere il vuoto. L'incisione con silice equivalente a 100 A è molto comune e può garantire una buona adesione in modo affidabile. Il danno alla superficie del film Cyclotene™ causato dal plasma ossidante indebolirà significativamente il legame tra il metallo e il BCB. Una leggera ossidazione superficiale può essere riparata mediante incisione mediante sputtering, ma un'ossidazione superficiale significativa può portare a una riduzione dell'adesione.
Evaporazione
Solitamente, i metalli che possono essere sottoposti a sputtering possono anche evaporare. Tuttavia, l'incisione mediante sputtering in situ è comunque necessaria. Ciò significa che il sistema di evaporazione dei metalli deve essere dotato di una pistola a ioni di argon o di una fresatura ionica.
L'adesione di materiali inorganici su BCB
L'integrazione di nitruro di silicio PECVD sulla resina Cyclotene™ è stata implementata in produzione da diversi clienti. È importante rimanere entro l'intervallo di temperatura del BCB; in caso contrario, potrebbe portare alla degradazione termica del polimero. La temperatura di deposizione non deve superare i 350 °C ed è preferibile che sia inferiore. Quando si utilizza N2 al posto di NH3 come fonte di azoto, il nitruro di silicio ha spesso una migliore adesione al BCB. Il plasma di NH3 può danneggiare la superficie del BCB. Se si utilizza la chimica SiH4/NH3, il tempo di pre-deposizione di NH3 deve essere il più breve possibile. È preferibile introdurre prima N2 nella camera e poi NH3 quando il plasma è stabile.
Fountyl Technologies PTE Ltd.Con sede a Singapore, Fountyl vanta quasi 20 anni di esperienza tecnologica nel settore dei semiconduttori e vanta una vasta esperienza nella progettazione e nella lavorazione di mandrini a vuoto in ceramica, bracci in ceramica, travi quadrate in ceramica, guide in ceramica, ecc. Grazie a un team di progettazione e lavorazione consolidato, Fountyl offre una gamma completa di servizi tecnici per prodotti ceramici avanzati nel settore dei semiconduttori. Le attrezzature sono in eccellenti condizioni, offrono un'eccellente capacità produttiva e possono essere sviluppate in cooperazione multiprocesso, con valutazione efficiente, implementazione di alta qualità, raccolta di dati sperimentali durante l'intero processo, gestione dettagliata del processo e servizio di qualità superiore.
