等離子清洗在引線框架封裝中的應用

隨著IC制造技術的發展,傳統的封裝形式已經不能夠滿足現階段集成電路對于高性能、高集成度、高可靠性的要求。隨著電路框架結構尺寸的逐漸縮小,芯片集成與封裝工藝的不斷提高,對于高質量芯片的需求也在不斷提高,然而在整個封裝工藝過程中存在的污染物一直困擾著生產工程人員。

等離子是正離子和電子密度大致相同的電離氣體,等離子清洗機通過對氬氣進行電離,產生的等離子體通過電磁場加速,擊打在鍍銀層及芯片鋁墊表面,可以有效去除鍍銀層表面及鋁墊表面的有機物、環氧樹脂、氧化物、微顆粒物等沾污物,提高鍍銀層表面及鋁墊表面的活性,從而有利于壓焊鍵合。

等離子清洗介紹

采用Ar和H2的混合氣體對引線框架表面進行等離子清洗,可以有效去除表面的雜質沾污、氧化層等,從而提高銀原子和銅原子活性,大幅提高焊線與引線框架的結合強度,提高產品良率,在實際生產中,等離子清洗已成為銅線工藝的必須工序。

等離子清洗原理

當等離子體與被清洗物體表面相互作用時,一方面利用等離子體或者是等離子激活的化學活性物質與材料表面污物進行化學反應,如用等離子體中的活性氧與材料表面的有機物進行氧化反應。等離子體與材料表面有機污物作用,把有機污物分解為二氧化碳、水等排出。另一方面利用等離子的高能粒子對污物轟擊等物理作用,如用活性氬等離子體清洗物件表面污物,轟擊使其形成揮發性污物被真空泵排出。

在實際生產中使用化學和物理方法同時進行清洗,其清洗速率通常比單獨使用物理清洗或化學清洗快。在引線框架封裝工藝中,采用氬氣與氫氣混合的物理化學清洗方法,但考慮到氫氣的易爆性,需嚴格控制混合氣體中氫氣的含量。

等離子清洗在引線框架封裝中的應用

在電子封裝行業中,使用等離子清洗技術,目的是增強焊線/焊球的焊接質量及芯片與環氧樹脂塑封料之間的粘結強度。為了更好地達到等離子清洗的效果,需要了解設備的工作原理與構造,根據封裝工藝,設計可行的等離子清洗料盒及工藝。

封裝工藝直接影響引線框架芯片產品的成品率,而在整個封裝工藝環節中出現問題的最大來源就是芯片與引線框架上的顆粒污染物、氧化物及環氧樹脂等污染物。針對這些不同污染物出現環節的不同,在不同的工序前可增加不同的等離子清洗工藝,其應用一般分布在點膠前、引線鍵合前、塑封前等。

晶圓清洗:清除殘留光刻膠。封裝點銀膠前:使工件表面粗糙度及親水性大大提高,有利于銀膠平鋪及芯片粘貼,同時可大大節省銀膠的使用量,降低成本。壓焊前清洗:清潔焊盤,改善焊接條件,提高焊線可靠性及良率。

塑封:提高塑封料與產品粘結的可靠性,減少分層風險。

BGA、PFC基板清洗:在貼裝前對基板上的焊盤進行等離子體表面處理,可使焊盤表面達到清潔、粗化和活化的效果,極大地提高了貼裝的一次成功率。

引線框架清洗:經等離子體處理可達到引線框架表面超凈化和活化的效果,提高芯片的粘接質量。

等離子清洗后的引線框架水滴角會有明顯的減小,能有效地去除其表面的污染物及顆粒物,有利于提高引線鍵合的強度和降低封裝過程中芯片分層的發生,這對于提高芯片本身的質量和使用壽命提供了相應的參考依據,為提高封裝產品的可靠性提供了一定的借鑒。