Kampf dem Chipmangel So hilft die Plasmavorbehandlung der Chip-Herstellung

Redakteur: Peter Königsreuther

Die Medien überschlagen sich mit Berichten zu coronabedingten Rohstoffproblemen, wozu auch Computerchips gehören. Vollautomatisierte Plasmavorbehandlungs-Systeme sollen den Nachschub unterstützen.

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Chic für den Chip! Selektiv, inline und taktzeitoptimiert funktioniert die Oberflächenvorbehandlung per Open-Air-Plasma von Plasmatreat. Das beschleunige die Chip-Fertigung in Zeiten, in denen diese Elektronikbauteile Mangelware sind.
Chic für den Chip! Selektiv, inline und taktzeitoptimiert funktioniert die Oberflächenvorbehandlung per Open-Air-Plasma von Plasmatreat. Das beschleunige die Chip-Fertigung in Zeiten, in denen diese Elektronikbauteile Mangelware sind.
(Bild: Plasmatreat)

Halbleiter sind derzeit Mangelware, die Nachfrage weiterhin hoch. Deshalb ist Schnelligkeit in der Herstellung von Halbleiterbauteilen genauso wichtig wie die Präzision in der Produktion. Die meisten Verfahren in der nachgelagerten Chipfertigung setzen auf Vakuumplasma. Im Gegensatz dazu sei das sogenannte Openair-Plasmaverfahren ein deutlich flotter ablaufender Inline-Prozess, mit dem die Vorbehandlung der Halbleiterbauteile unter atmosphärischen Bedingungen gelingt, erklärt das Unternehmen Plasmatreat aus Steinhagen. Das Verfahren eigne sich für die Feinstreinigung, zur Aktivierung und zur Plasmabeschichtung der Chips, ist also mit Blick auf die Halbleiterherstellung vielfältig hilfreich. Zum Beispiel ersetzt sie bei den Leadframe- und Packaging-Prozessen die Vakuumkammer bei der Produktion von Chipgehäusen. Bei gleichem Ergebnis soll das Verfahren auch noch schneller und günstiger ablaufen. Weitere Einsatzbereiche würden sich im Wire- und Die-Bonding, dem Thermal-Compress-Bonding sowie dem Pre-Molding finden, zählt Plasmatreat auf.

Nahtlos in bestehende Produktionslinien integrierbar

Für einen langjährigen Kunden hat Plasmatreat ein spezielles System, Plasma Treatment Unit, kurz: PTU, entwickelt. Um die Geschwindigkeitsvorgaben einhalten zu können, arbeiten die Entwickler bei der PTU mit einem „Dual-lane-concept“: Die Bauteile werden parallel auf zwei Förderbändern innerhalb eines Systems behandelt. Die PTU kann dazu auf definierten Ablagevorrichtungen 8 bis 128 Bauteile für den nachfolgenden Thermal-Compress-Bonding-Prozess selektiv inline vorbehandeln und ist auf den maximalen Durchsatz ausgelegt, betont Plasmatreat.

Die auf den jeweiligen prozesstechnischen Ablauf der Halbleiterfertigung ausgelegte PTU ließe sich nahtlos in Produktionslinien integrieren. Sie bietet auch verschiedene Kinematik- und Automatisierungsoptionen, wie etwa das exakte Handling von Baugruppen und Bauteilen. Nicht zuletzt erlaubt sie die effiziente Oberflächenbehandlung. Das Know-how für solche automatischen Systeme sei vorhanden, so dass das Anpassen an spezielle Anforderungen der Halbleiterindustrie gut umzusetzen sei, erklärt Plasmatreat.

Highspeed-Plasmavorbehandlung hält Schritt

Um bei hohen Taktzeiten nicht abgehängt zu werden, galt es bereits während der Konzeptionsphase, mehrere Prozessschritte auf einmal zu berücksichtigen und zielgenau umzusetzen, erklärt Plasmatreat. So hat man das sogenannte Dual-lane-concept spezifisch für die Hochgeschwindigkeitsbehandlung mit einem Speed bis 1,5 Meter pro Sekunde entwickelt.

Das Konzept eigne sich grundsätzlich für verschiedene Anwendungen. Das System arbeitet mit Jedec-Trays oder mit Leadframes, merkt Plasmatreat an. Es verfügt über unterschiedliche, der Taktzeit entsprechende, Bearbeitungskonzepte. Bei diesen erfolgt die Kommunikation innerhalb der Fertigungslinie über die Standard-Equipment-Interface-Protokollschnittstelle in der Halbleiterindustrie: SECS/GEM.

Volle Rückverfolgbarkeit behandelter Halbleiterchips

Zusätzlich werden alle Arbeitsschritte in der PTU aufgezeichnet und durch das Auslesen der Barcodes auf den Chips die Rückverfolgbarkeit der Behandlung sichergestellt, sagt Plasmatreat. Dabei wird etwa festgehalten, wo genau die einzelnen Bauelemente selektiv behandelt wurden und ob dabei nur die Oberseite eines Bauteils betroffen war.

Des Weiteren wurden laut Hersteller die Prüfkapazitäten am Standort in Steinhagen ausgebaut und für dieses spezielle Projekt ein Reinraum der Klasse 6 eingerichtet.

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