等離子清洗機在微電子封裝領域有著廣泛的應用前景,等離子體清洗技術的成功應用依賴于工藝參數(shù)的優(yōu)化,包括過程壓力、等離子激發(fā)頻率和功率、時間和工藝氣體類型、反應腔室和電極的配置以及待清洗工件放置位置等。
在芯片封裝生產(chǎn)中,等離子清洗機的選擇取決于后續(xù)工藝對材料表面的要求、材料表面的原有特征、化學組成以及表面污染物性質等。
一、優(yōu)化引線鍵合
用Ar等離子體,將樣品置放在地極板,當射頻功率為200W~600W、氣體壓力為100mT~120mT或140mT~180mT時,清洗10min~15min,能獲得很好的清洗效果和鍵合強度,實驗用直徑25μm金絲鍵合引線,當采用等離子清洗后,其平均鍵合強度可提高到6.6gf以上。
二、倒裝焊接前的清洗
在芯片倒裝封裝方面,對芯片和載體進行等離子體清洗,提高其表面活性以后再進行倒裝焊,可以有效地防止或減少空洞,提高黏附性。另一特點是提高填料邊緣高度,改善封裝的機械強度,降低因材料間不同的熱膨脹系數(shù)而在界面間形成的剪切應力,提高產(chǎn)品可靠性和壽命。
三、芯片粘結的清洗
等離子清洗機可用于芯片粘結之前的處理,由于未處理材料表明普遍的疏水性和惰性,其表面粘結性能通常很差,粘結過程中很容易在界面產(chǎn)生空洞。活化后的表面能改善環(huán)氧樹脂等高分子材料在表面的流動性能,提供良好的接觸表面和芯片粘結浸潤性,可有效防止或減少空洞形成,改善熱傳導能力。
清洗常用的表面活化工藝是通過氧氣、氮氣或它們的混合氣等離子體來完成的。微波半導體器件在燒結前采用等離子體清洗管座,對保證燒結質量十分有效。
四、引線框架的清洗
引線框架在當今的塑封中仍占有相當大的市場份額,其主要采用導熱性、導電性、加工性能良好的銅合金材料制作引線框架。但銅的氧化物及其他一些污染物會造成模塑料與銅引線框架分層,并影響芯片粘接和引線鍵合質量,確保引線框架清潔是保證封裝可靠性的關鍵。
研究表明,采用氫氬混合氣體,激發(fā)頻率13.56MHz,能夠有效地去除引線框架金屬層上的污染物,氫等離子體能夠去除氧化物,而氬通過離子化能夠促進氫等離子體數(shù)量的增加。