在线式等离子清洗工艺的应用有哪些?

时间: 2024-08-13 11:32:20 |   作者: 行业应用

  随着工业和消费类电子科技类产品市场的发展,电子设备变得更轻薄,更加紧凑,这种市场需求推动了微电子封装的小型化,也对封装的可靠性提出了相应的要求,高质量的封装技术能提高电子产品的寿命。封装过程中的芯片粘结空隙、较低的引线键合强度、焊球分层或脱落等问题成为制约封装可靠性的重要因素,必须在不破坏材料表面特性及电特性的前提下,有效地清除各种沾污。

  等离子体清洗的优势明显,发展较快。等离子体是指电离气体,是电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体。清洗时高能电子碰撞反应气体分子,使之离解或电离,利用产生的多种粒子轰击被清洗表面或与被清洗表面发生化学反应,从而有效地清除各种污染物;还可以改善材料本身的表面性能,如提高表面的润湿性能和改善膜的粘着力等,这在许多应用中都是非常重要的。

  经等离子清洗后器件表面是干燥的,不需要再处理,能大大的提升整个工艺流水线的处理效率;可以使操作者远离有害溶剂的伤害;等离子可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗,因此不需要过多考虑被清洗物件的形状;这些优点,都使等离子体清洗得到普遍关注。

  目前,等离子清理洗涤设施主要有批量式及在线式两种”。在线式等离子清洗采用自动的清洗方式,适用于大规模的生产线,节省人工,降低劳动力成本,整个工艺流程50s内就可以完成,使清洗效率获得极大的提高,优势最为明显。

  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O,、Ar和H,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,能增加材料表面能,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“3,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内。包括芯片、劈刀和金丝等所有的环节均可造成污染。如不及时进行清理洗涤处理而直接键合,将造成虚焊、脱焊和键合强度偏低等缺陷。

  采用Ar和H的混合气体进行几十秒的在线式等离了清洗,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,可以大幅度降低键合的失效率洞。

  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,一定要具有导电性高、导热性能好、硬度较高、耐热和耐腐蚀和抗老化性能优良、可焊性好和成本低等特点。从现有的常用材料看,铜合金能够很好的满足这些要求,被用作主要的引线框架材料。但是铜合金具备极高的亲氧性,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Ar和H,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,能达到改善表面性质,提高焊接、封装和粘结可靠性的目的。

  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,适用于引脚数慢慢的变多和引线间距越来越小的封装工艺,被大范围的应用于封装领域,但是BGA焊接后焊点的质量是BGA封装器件失效的根本原因。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,极度影响BGA封装的可靠性。

  采用Ar和H₂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。

  在线式等离子清洗技术在微电子封装中的应用具有非常明显的优势和广泛的应用前景。随着科学技术的持续不断的发展和绿色制造、人机一体化智能系统的推广,该技术将在微电子封装领域发挥更大的作用。

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