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在线式等离子清洗设备的常见应用

等离子清洗后可以有效去除键合区存在的各种污染物,提高键合强度。相对批量式等离子清洗,在线等离子清洗设备具有效率高、节省劳动力和安全可靠等优点,是保证微电子封装可靠性的一种有效手段。以下是在线等离子清洗设备的一些常见应用。

在线等离子清洗设备

在线等离子清洗设备

1、芯片粘结前的在线式等离子清洗

芯片粘结中的空隙是封装工艺中常见的问题,这是因为未经清洗处理的表面存在大量氧化物和有机污染物,会导致芯片粘结不完全,降低封装的散热能力,给封装的可靠性带来极大的影响。在芯片粘结前,采用O2ArH2的混合气体进行几十秒的在线式等离子清洗,能够去除器件表面的有机氧化物和金属氧化物,可以增加材料表面能,促进粘结,减少空隙,极大地改善粘结的质量。

2、键合前的在线式等离子清洗

引线键合是芯片和外部封装体之间互连最常见和最有效的连接工艺,据统计,约有70%以上的产品失效均由键合失效引起。这是因为焊盘上及厚膜导体的杂质污染是引线键合可焊性和可靠性下降的一个主要原因。包括芯片、劈刀和金丝等各个环节均可造成污染。如不及时进行清洗处理而直接键合,将造成虚焊、脱焊和键合强度偏低等缺陷。采用ArH2的混合气体进行几十秒的在线式等离子清洗,可以使污染物反应生成易挥发的二氧化碳和水。由于清洗时间短,在去除污染物的同时,不会对键合区周围的钝化层造成损伤。因此,通过在线式等离子清洗可以有效清除键合区的污染物,提高键合区的粘结性能,增强键合强度,可以大大降低键合的失效率。

3、铜引线框架的在线式等离子清洗

引线框架作为封装的主要结构材料,贯穿了整个封装过程,约占电路封装体的80%,是用于连接内部芯片的接触点和外部导线的薄板金属框架。引线框架所选材料的要求十分苛刻,必须具备导电性高、导热性能好、硬度较高、耐热和耐腐蚀性能优良、可焊性好和成本低等特点。从现有的常用材料看,铜合金能够满足这些要求,被用作主要的引线框架材料。但是铜合金具有很高的亲氧性,极易被氧化,而生成的氧化物又会使铜合金进一步氧化。形成的氧化膜过厚时,会降低引线框架和封装树脂之间的结合强度,造成封装体发生分层和开裂现象,降低封装的可靠性。因此,解决铜引线框架的氧化物失效问题对于提高电子封装的可靠性起到至关重要的作用。采用ArH2的混合气体进行几十秒的在线式等离子清洗,可以去除铜引线框架上的氧化物和有机物,能够达到改善表面性质,提高焊接、封装和粘结可靠性的目的。

4、塑料球栅阵列封装前的在线式等离子清洗

塑料球栅阵列封装技术又称BGA,是球形焊点按阵列分布的封装形式,适用于引脚数越来越多和引线间距越来越小的封装工艺,被广泛应用于封装领域,但是BGA焊接后焊点的质量是BGA封装器件失效的主要原因。这是因为焊接表面存在颗粒污染物和有机氧化物,导致焊球分层和焊球脱落,严重影响BGA封装的可靠性。采用ArH2的混合气体进行几十秒的在线式等离子清洗,可以去除焊接表面的污染物,降低焊点失效的概率,提高封装的可靠性。

随着微电子封装向小型化方向发展,表面清洗的要求越来越高,在线等离子清洗设备的诸多优点,将使它成为表面清洗工艺最好的选择方案之一,作为最有发展潜力的清洗方式,将被应用于越来越多的领域。同时,在线等离子清洗设备非常有利于环境保护,清洗后不会产生有害污染物,这在全球高度关注环保意识的情况下越发显示出它的重要性。

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