Versneller voor kunststofafdichtingslijm - DuPont™ Cyclotene™
Hechtingsbevorderend chemisch middel
Tijdens het productieproces van AP3000 en AP8000 wordt silaan gehydrolyseerd via een gepatenteerd proces. Hierbij wordt een deel van de alkoxysilaan- of acetoxysilylgroep omgezet in silanol (Si-OH) en gedeeltelijk gecondenseerd tot siloxaanoligomeren. Silaanoligomeren die silanolgroepen bevatten, worden beschouwd als de actieve componenten in hechtingsbevorderende oplossingen. AP3000 en AP8000 zijn de enige hechtingsbevorderende middelen die worden aanbevolen voor Cyclotene™-hars.
Toepassing van een hechtingsversneller
Om het oppervlak voor te bereiden op het coaten met Cyclotene™-hars, wordt de hechtingsbevorderende oplossing op het substraatoppervlak aangebracht en vervolgens gedroogd door rotatie. Het oppervlak van het substraat is direct klaar voor de BCB-coating. AP3000 en AP8000 zijn ontworpen voor spincoating en worden niet aanbevolen voor stoomprimerapplicatie. Deze hechtingsbevorderaars verbeteren de hechting van BCB aan de meeste oppervlakken. De fundamentele functie van hechtingsbevorderaars is het vormen van een compatibele interface tussen twee incompatibele materialen. Het hechtingsmechanisme is gebaseerd op de condensatie van silanol met zuurstofatomen of hydroxylgroepen aan het oppervlak. Vervolgens kan het oppervlak van het metaal of anorganische materiaal bedekt worden met een organische silaanlaag, waarbij het organische deel naar buiten gericht is. Dit maakt het oppervlak beter compatibel met organische polymeren. AP3000 biedt doorgaans een betere hechting dan AP8000. De aanwezigheid van vinyl in AP3000 (dat kan reageren met de benzocyclobuteengroepen in de hars) wordt soms gezien als de reden voor deze verbetering. Er is echter een gebrek aan specifieke gegevens om dit te ondersteunen. Op sommige oppervlakken werkt AP8000 goed, hoewel het geen duidelijke functionele groepen bevat die met BCB-polymeren kunnen reageren. Het precieze interactiemechanisme tussen BCB en hechtingsbevorderende stoffen blijft onduidelijk.
Het basismateriaal is vooraf gereinigd.
Een schoon oppervlak, vrij van deeltjes en organische verontreinigingen, is cruciaal voor een sterke hechting tussen de Cyclotene™-film en het onderliggende substraat. Afhankelijk van de beschikbare apparatuur werden verschillende voorreinigingsbehandelingen toegepast. Voorbeelden hiervan zijn:
O2-plasma O2-plasma;
Waterspoeling O2/CF4-plasma;
Waterspoeling O2/CF4-plasma;
Spoelen met azijnzuur, doorspoelen met water, argonplasma;
Spoelen met water is bestand tegen het verwijderen van een afbijtmiddel;
Waterspoeling met O2-plasma;
Antiroestmiddel en afbijtmiddel Spoelwater
Al deze methoden kunnen succesvol worden toegepast, maar er kunnen problemen ontstaan als ze niet correct worden gebruikt. Bij sommige typen plasmagereedschap kan O2/CF4-plasma oxyfluoriden op het metaaloppervlak genereren, waardoor de hechting afneemt. Aluminium lijkt hier bijzonder gevoelig voor te zijn. Er is gebruikgemaakt van een anticorrosie- en ontvettingsmiddel, maar door onvolledig spoelen kunnen er residuen achterblijven die hechtingsproblemen veroorzaken. De meest gangbare voorreinigingsprocedure is O2-plasma, met of zonder waterspoeling. Het RIE-plasmagereedschap (Reactive Ion Etching) lijkt het meest effectief te zijn, superieur aan emmeretsmachines en microgolfplasmagereedschap.
Sommige etsmiddelen kunnen het grensvlak aantasten en ervoor zorgen dat de Cyclotene™-film loslaat of delamineert van het onderliggende oppervlak. Soms is dit geen aantasting van de hechtingsbevorderende stof, maar eerder etsing van het substraat; doordat de uitgeharde BCB-film onder trekspanning staat, blijft het etsmiddel het grensvlak aantasten, wat leidt tot delaminatie.
Hechtingstestmethoden
Er worden verschillende methoden gebruikt om de hechting van de folie te meten. Dit rapport maakt gebruik van de gegevens verkregen met drie verschillende testmethoden: tape stripping, verbeterde Edge Stripping (m-ELT) en bump shear. De tape peel test is gebaseerd op ASTM D-3359-93. Bij deze test werden parallelle mesjes gebruikt om de folie te bekrassen, waardoor een raster van 10 x 10 vakjes met een maaswijdte van 1 mm ontstond. De rating is een semi-kwantitatieve beschrijving van de schade die wordt veroorzaakt door het hechten en verwijderen van de tape. De rating varieert van 0B (meeste delaminatie van de folie) tot 5B (geen folieverlies of folieschade). De folie werd getest na drogen (zonder temperatuur-/vochtigheidsstress) en na een drukkooktest (PCT). De omstandigheden voor de PCT zijn: 121 °C, 2 atmosfeer druk en 100% relatieve vochtigheid.
De hechting van BCB aan metalen
Aluminium
Hoewel er doorgaans een uitstekende hechting op aluminium wordt waargenomen, is dit oppervlak bijzonder gevoelig voor oppervlakteverontreiniging en is voorreiniging van groot belang. Bij gebruik van O2/CF4-voorreiniging is het noodzakelijk ervoor te zorgen dat het aluminiumoppervlak niet in een hoog percentage aluminiumoxyfluoride wordt omgezet, aangezien dit de hechting kan verminderen. Houd er rekening mee dat bij het integreren van meerlaagse lichtgevoelige Cyclotene™-films met aluminium, de eerste laag een ontgomstap met gefluoreerd plasma vereist, en dat deze stap een onbeschadigd aluminiumoppervlak moet achterlaten voor de volgende laag Cyclotene™-films.
Goud
Cyclotene™-films hechten niet goed aan goud of andere edelmetalen. Hoewel BCB de gouden draad en structuren volledig kan bedekken, kan de hechting afnemen wanneer de openingen in de film het gouden oppervlak raken. Dit komt doordat goud geen oppervlakteoxiden vormt, waardoor er geen zuurstofatomen aan het oppervlak beschikbaar zijn voor silaanbinding. Om dit te voorkomen, wordt aanbevolen om contact tussen BCB en het gouden oppervlak zoveel mogelijk te vermijden en een tussenlaag (zoals siliciumnitride) te gebruiken om een oppervlak te creëren waarop BCB kan hechten.
III-V groep halfgeleiders
De hechting van Cyclotene™-films aan halfgeleiders van de III-V-groep (GaAs, InP) is vaak slecht, zelfs bij gebruik van AP3000. Net als bij goud is het het beste om deze interface te vermijden en een tussenlaag (zoals siliciumnitride of Ti) te gebruiken om een oppervlak te creëren voor de hechting van BCB.
De hechting van het metaal op BCB
Sputtering
De belangrijkste factor voor een goede hechting van gesputterde metaalfilms aan Cyclotene™-hars is de noodzaak van sputteretsen. Sputteretsen (meestal met argon) moet in situ worden uitgevoerd zonder het vacuüm te verstoren. Een equivalente silica-etsing is zeer gebruikelijk en kan betrouwbaar een goede hechting garanderen. De schade aan het Cyclotene™-filmoppervlak veroorzaakt door oxiderend plasma zal de hechting tussen het metaal en BCB aanzienlijk verzwakken. Lichte oppervlakteoxidatie kan worden hersteld door sputteretsen, maar aanzienlijke oppervlakteoxidatie kan leiden tot een afname van de hechting.
Verdamping
Metalen die door sputteren kunnen worden aangebracht, kunnen doorgaans ook door verdamping worden aangebracht. Hiervoor is echter nog steeds in-situ sputteretsen nodig. Dit betekent dat het metaalverdampingssysteem moet zijn uitgerust met een argonionenkanon of ionenfrees.
De hechting van anorganische materialen op BCB
De integratie van PECVD-siliciumnitride op Cyclotene™-hars is door meerdere klanten in de productie geïmplementeerd. Het is belangrijk om binnen het temperatuurbereik van BCB te blijven; anders kan dit leiden tot thermische degradatie van het polymeer. De depositietemperatuur mag niet hoger zijn dan 350 °C, en bij voorkeur lager. Wanneer N2 in plaats van NH3 als stikstofbron wordt gebruikt, hecht siliciumnitride vaak beter aan BCB. NH3-plasma kan het oppervlak van BCB beschadigen. Als SiH4/NH3-chemie wordt gebruikt, moet de voorbehandelingstijd met NH3 zo kort mogelijk zijn. Het is het beste om eerst N2 in de kamer te brengen en vervolgens NH3 toe te voegen wanneer het plasma stabiel is.
Fountyl Technologies PTE Ltd.Fountyl is gevestigd in Singapore en maakt gebruik van bijna 20 jaar technologische ervaring in de halfgeleiderindustrie. Het bedrijf heeft uitgebreide expertise in het ontwerp en de productie van keramische vacuümspankoppen, keramische armen, keramische vierkante balken, keramische geleiders, enzovoort. Dankzij een ervaren ontwerp- en productieteam biedt Fountyl een volledig scala aan technische diensten voor geavanceerde keramische producten in de halfgeleidersector. De apparatuur is in uitstekende staat, beschikt over uitstekende capaciteiten en biedt de mogelijkheid tot samenwerking bij de ontwikkeling van meerdere processen, efficiënte evaluatie, hoogwaardige implementatie, het verzamelen van experimentele gegevens gedurende het gehele proces, gedetailleerd procesbeheer en superieure service.
