Qu'est-ce que le traitement de surface au plasma ?

Le traitement de surface par plasma est un procédé essentiel dans la fabrication électronique qui utilise un gaz partiellement ionisé pour nettoyer, activer et modifier les surfaces des matériaux avant le collage, le revêtement ou l'encapsulation. Le plasma est un mélange électriquement neutre d'espèces en phase gazeuse physiquement et chimiquement actives, capables de modifier les surfaces.

La modification de surface résulte de l'interaction entre les espèces actives en phase gazeuse et une surface solide. Les espèces actives présentes dans le plasma sont capables d'exercer une action à la fois physique, via la pulvérisation assistée par ions, et chimique, via des réactions radicalaires ou des réactions de sous-produits. De ce fait, le plasma peut réaliser de nombreux processus de modification de surface, notamment l'activation de surface, l'élimination de la contamination, la réticulation, la gravure par réaction chimique et le bombardement physique.

Il existe deux mécanismes clés dans le traitement par plasma :

Les ions interviennent dans un mécanisme physique, tandis que les radicaux libres et les sous-produits interviennent dans un mécanisme chimique.

Mécanismes physiques du plasma

Le plasma physique résulte du fait que les espèces ioniques chargées acquièrent une énergie cinétique suffisante grâce au champ électrique appliqué pour effectuer une pulvérisation. Par transfert d'énergie, des molécules et des atomes sont partiellement pulvérisés de la surface, éliminant ainsi les contaminants du substrat. Le bombardement physique modifie également la topographie de la surface, augmente la rugosité de surface au niveau moléculaire et peut améliorer l'adhérence interfaciale.

Mécanismes du plasma chimique

Le plasma chimique repose sur la diffusion vers la surface de l'échantillon des radicaux libres et des sous-produits chimiquement actifs générés dans le plasma. Ces radicaux libres et sous-produits réduisent l'énergie d'activation dans une réaction chimique, entraînant l'élimination de matière. Les sous-produits volatils de la réaction chimique sont éliminés de la surface de l'échantillon et de la chambre de traitement par le système de vide. Le choix d'un mécanisme de plasma particulier est déterminé par le mode de plasma, la sélection du mécanisme étant basée sur l'application de conditionnement.

Applications du traitement de surface par plasma

Applications au niveau du boîtier

• Fixation de puces – Adhérence et performances thermiques améliorées
• Soudure par fil – Pads plus propres et résistance de soudure accrue
• Sous-remplissage (flip chip et conditionnement avancé) – Capillarité plus rapide et réduction des vides
• Moulage et encapsulation – Adhérence au moule renforcée, délamination réduite
• Élimination de l'oxyde des grilles de connexion en cuivre – Amélioration du collage et de la fiabilité
• Conditionnement au niveau de la plaquette (WLP) – Nettoyage, décapage, gravure, préparation des vias et adhérence des bosses
• Fabrication de MEMS – Nettoyage, décapage, décollement et gravure

Applications au niveau de la carte

• Préparation de surface des assemblages de circuits imprimés (PCBA) – Élimination de la contamination et activation de surface
• Pré-revêtement conforme – Amélioration de l'adhérence, de la couverture et de la fiabilité du revêtement

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