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技術(shù)文章
等離子清洗的應(yīng)用
閱讀：754 發(fā)布時(shí)間：2022-4-21
早期,日本為了迎合高集成度的電子制造技術(shù)，開(kāi)始使用超薄鍍金技術(shù)，鍍金厚度小于0.05mm。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，當(dāng)DM工藝后，經(jīng)過(guò)烘烤，使原鍍金層下的Ni鎳元素會(huì)上移到表面。在隨后的WB工藝中由于這些Ni元素及其他沾污會(huì)導(dǎo)致著線不佳現(xiàn)象，甚至著不上線（漏線，少線，一點(diǎn)剝離，D二點(diǎn)剝離）。Plasma清洗機(jī)也就隨之出現(xiàn)。
隨著光電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體等微電子產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了黃金發(fā)展期，促使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量成為微電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)公司的追求。高精度、
高性能以及高質(zhì)量是眾多高科技領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)產(chǎn)品檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。
在整個(gè)微電子封裝工藝生產(chǎn)流程中，半導(dǎo)體器件產(chǎn)品表面會(huì)附著各種微粒等沾污雜質(zhì)。這些沾污雜質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)重影響微電子器件的可靠性和工作壽命。
考慮到半導(dǎo)體器件的特性，一般會(huì)采用干法清洗方式，能夠不破壞芯片表面材料特性和導(dǎo)電特性就可去除污染物，所以在眾多清洗方式中具有明顯優(yōu)勢(shì)，其中等離子體清洗優(yōu)勢(shì)明顯，具有操作簡(jiǎn)單、精密可控、無(wú)需加熱處理、整個(gè)工藝過(guò)程無(wú)污染以及安全可靠等特點(diǎn)，在*封裝領(lǐng)域中獲得了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
使用領(lǐng)域及產(chǎn)業(yè)化要求
需要清除金屬、陶瓷、塑料表面的有機(jī)污染物，要顯著加強(qiáng)這些表面的粘性及焊接強(qiáng)度。改善絕大多數(shù)物質(zhì)的性能：潔凈度、親水性、斥水性、粘結(jié)性、標(biāo)刻性、潤(rùn)滑性、耐磨性。
如果有效的表面處理對(duì)于產(chǎn)品的可靠性或過(guò)程效率的提高是至關(guān)重要的，那么等離子技術(shù)對(duì)你也許就是可選的技術(shù)。
能夠容易地控制和安全地重復(fù)離子化過(guò)程。
等離子清洗原理
就是在一組電極施以射頻電壓（頻率約為幾十兆赫茲），電極之間形成高頻交變電場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)氣體在交變電場(chǎng)的激蕩下，形成等離子體，活性等離子對(duì)被清洗物進(jìn)行物理轟擊與化學(xué)反應(yīng)雙重作用，使被清洗物表面物質(zhì)變成粒子和氣態(tài)物質(zhì)。使被清洗物表面物質(zhì)變成粒子和氣態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)抽真空排出，而達(dá)到清洗目的。
目前，在實(shí)際應(yīng)用中，廣泛被用來(lái)激發(fā)等離子體的頻率有 40kHz、13.56MHz、2.45GHz 這 3 種。頻 率 高 的為超聲等離子體，只發(fā)生物理反應(yīng)，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)。次之的為射頻等離子體，既發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也發(fā)生物理反應(yīng)。頻率低的為微波等離子體，僅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不涉及物理反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)中常使用的工藝氣體是氧氣或氫氣，物理反應(yīng)中的典型工藝氣體是氬氣。但是，40kHz 的等離子體會(huì)改變被清潔表面性質(zhì)，因此實(shí)際封裝生產(chǎn)應(yīng)用中大多用13.56MHz 的等離子體清洗和 2.45GHz 的等離子體清洗。
13.56MHz 的等離子體清洗優(yōu)勢(shì)
一方面，當(dāng)各種活性粒子與被清洗物體表面彼此碰觸時(shí)，各種活性粒子與物體表面雜質(zhì)污物會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成易揮發(fā)性的氣體等物質(zhì)，隨后易揮發(fā)性的物質(zhì)會(huì)被真空泵吸走。另一方面，各種活性粒子會(huì)轟擊清洗材料表面，使得材料表面的沾污雜質(zhì)會(huì)隨氣流被真空泵吸走。這種清洗方式本身不存在化學(xué)反應(yīng)，在被清潔材料表面沒(méi)有留下任何氧化物，因此可以很好地保全被清洗物的純凈性，保障材料的各向異性。
應(yīng)用場(chǎng)合
等離子表面處理系統(tǒng)現(xiàn)正應(yīng)用于LCD、LED、 IC，PCB，SMT、BGA、MEMS、引線框架、平板顯示器的清洗和蝕刻。
等離子清洗過(guò)的IC可顯著提高焊線強(qiáng)度，減少電路故障的可能性。溢出的樹(shù)脂、殘余的感光阻劑、溶液殘?jiān)捌渌袡C(jī)污染物暴露于等離子體區(qū)，短時(shí)間內(nèi)就能清除。
PCB制造商用等離子蝕刻系統(tǒng)進(jìn)行去污和蝕刻來(lái)帶走鉆孔中的絕緣物。
• 微電子工業(yè) Microelectronic Industry
– 閃存，電可擦編程只讀存儲(chǔ)器 Flash, EEPROM
– 存取器 DRAM, SRAM
– 模擬器件/Analog/Linear
–微組裝Microcontrollers, Microprocessors, Microperipherals
– 專(zhuān)用集成電路ASIC
• 光電子工業(yè) Optoelectronic Industry
– 激光二極管Laser Diodes
– 光纖封裝Fiber Assembly
– 密封包裝Hermetic Packaging
– 微機(jī)電系統(tǒng)MEMS
• 印刷電路工業(yè) Printed Circuit Industry
– 印刷電路板Printed Circuit Board
集成電路封裝面臨的挑戰(zhàn)
IC Assembly and Packaging: Specific Challenges
• 不良的芯片粘結(jié) Poor Die Attach
– Insufficient Heat Dissipation Due to Poor Die Attach
• 不良的導(dǎo)線連接強(qiáng)度 Poor Wire Bond Strength
– Contamination on Bond Pad
• 覆晶填料 Flip Chip Underfill
– Fillet Height of Underfill
– Void in Flip Chip Underfill
• 剝離 Delamination
– Laminate Materials Releasing Moisture（層壓板材料釋放水分）
– Metal Leadframe Oxidation（金屬引線框氧化）
• 印刷電路板孔中的殘余物 Smearing in Printed
Circuit Boards
• 打印記號(hào) Marking
產(chǎn)品金屬表面去氧化
水滴實(shí)驗(yàn)：
