Los Límites de la Limpieza Acuosa del Flip-Chip (I)

Lunes, 16 de Mayo de 2011 por Andy Mackie [ver biografía]

Este mensaje fue motivado por un cliente coreano, que este mes preguntó acerca de cuáles son los límites para la limpieza acuosa (a base de agua) para los flux utilizados en aplicaciones de pilar de cobre-flip-chip. ¿Cuán bajo puede estar el paso antes que la limpieza acuosa se haga irrealizable/impracticable? ¿40 micrones? ¿20 micrones? ¿5 micrones?

Buena pregunta.  No tengo una respuesta definitiva, sin embargo ahora sí tengo un consenso en la industria que parece ser consistente.  Intentaré responder la pregunta en un ratito, sin embargo, primero, usted se debe preguntar, “¿qué es la limpieza acuosa?" Es:

- ¿Agua Deionizada (DI)?

- ¿Agua más un surfactante?

- ¿Agua con un saponificador?

- ¿Fase mezclada (fase aceitosa/acuosa)?

- ¿Todas los anteriores?

El agua DI sola podría ser un fluido ideal de limpieza desde una perspectiva "verde" y de confiabilidad, sin embargo su escaso humedecimiento sobre superficies aún levemente hidrofóbicas, la alta viscosidad comparada con muchos solventes orgánicos de peso molecular bajo, y la escasa solvencia para muchas moléculas utilizadas en los flux (las resinas son un buen ejemplo) la hacen una elección pobre como solvente puro.

También es importante distinguir entre los saponificadotes y los surfactantes.

- Surfactantes: Normalmente un surfactante no iónico: más comúnmente una fracción de glicol de polietileno hidrofílico con una cadena de carbono hidrofóbica adjuntada
-  Saponificadores: Normalmente una química básica que reacciona químicamente con ácidos de peso molecular alto en fundentes con resina levemente activadas (RMA) y sin limpieza.

Agregar los agentes tensoactivos (surfactantes) al agua ayudará a humedecer a superficies menos hidrofílicas, y así ayudará a trasladarlas a espacios confinados.  La ventaja de un surfactante no iónico sobre uno iónico tiene dos caras; a) no existen residuos potencialmente iónicos que causen problemas eléctricos si son enjuagados en forma inapropiada b) la mejora óptima de humedecimiento de superficie (también llamada “CMC”) tiene una concentración mucho más baja de surfactante, sin embargo note que también esto lo hace más difícil de enjuagar completamente.

La estructura general del surfactante no iónico más común es:

               CxHy-(OC₂H₄)_n-OH

Por otro lado, la forma en la cual trabaja el saponificador es una reacción simple ácido/base, normalmente utilizando una química de aminas:

               R’R”NR’” + RCO₂H ---> R’R”NR’”H+ + RCO₂-

La finalidad del saponificador básico es aumentar masivamente la solubilidad de las resinas en soluciones acuosas, mientras que el surfactante simplemente es un medio de mejorar el humedecimiento en las superficies hidrofóbicas.  Donde se complica es cuando usted comprende que la resina saponificada ahora también puede actuar como un surfactante.

La razón por la cual menciono esto es que para las aplicaciones más pequeñas de paso flip-chip, ahora estamos viendo predominantemente el uso de cantidades pequeñas de surfactantes no iónicos con agua deionizada, junto con otros trucos para obtener la solución acuosa bajo el chip.

Creo que me detendré ahí. Más en la próxima. Mientras tanto, siéntase libre de comentar o enviarme un correo electrónico acerca de esto.

¡Saludos! Andy

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