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Plasma在半导体封装的应用与等离子清洗优缺点

合明科技 👁 2332 Tags:Plasma.等离子体清洗先进芯片封装清洗

1、什么是等离子体(Plasma)

Plasma是物质的第四种状态

气相混合体

中性的、具有物理活性和化学惰性的一类物质

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2、Plasma的组成

a.  电子Electrons

b.  离子Ions

–  正离子Positive

•    Ar  +  e-   =     Ar+  + 2e-

–  负离子Negative

•    Cl2  +  2e-    =        2Cl-   

c.  自由基FreeRadicals

–   CH4  +  e-     =     .CH3  +  .H +  e-

d.  光子Photons

–  Ar  +  e-     =   Ar*  +  e-     =    Ar  +  e- +  hν

e.  中性粒子Neutrals

3、Plasma在半导体封装的应用:

a.      焊线连接:工艺通过使用氩离子进行物理撞击,移除基材上的微量污染和氧化物。这种工艺对于解决焊线接合力不足是一种非常有效的途径。主要优点包括焊线接合力具有显著的增长。焊线过程中对于设备输出压力值的需求降低可以提高生产能力。

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b.      塑封前清洗:通过清除芯片或者基板表面的氧化物和油渍,提高塑封料与基板以及芯片的粘接力,减少分层不良的发生。

4、 设备工作原理:

a.化学清洗:表面反应以化学反应为主的等离子体清洗,图一:

例1: O2+e-→ 2O※+e-     O※+有机物→CO2+H2O

从反应式可见,氧等离子体通过化学反应可使非挥发性有机物变成易挥发的H2O和CO2。

例2:H2+e-→2H※+e-    H※+非挥发性金属氧化物→金属+H2O,图二:

从反应式可见,氢等离子体通过化学反应可以去除金属表面氧化层,清洁金属表面。

b.物理清洗:表面反应以物理反应为主的等离子体清洗,也叫溅射腐蚀。

例:Ar+e-→Ar++2e-       Ar++沾污→挥发性沾污

Ar+在自偏压或外加偏压作用下被加速产生动能,然后轰击在放在负电极上的被清洗工件表面,一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物,同时进行表面能活化。

物理化学清洗:表面反应中物理反应与化学反应均起重要作用。

image.png

5、Plasma清洗优点

a.清洗对象经等离子清洗之后是干燥的,不需要再经干燥处理即可送往下一道工序。可以整个工艺流水线的处理效率;

b.等离子清洗使得用户可以远离有害溶剂对人体的伤害,同时也避免了湿法清洗中容易洗坏清洗对象的问题;

c.避免使用三氯乙烷等有害溶剂,这样清洗后不会产生有害污染物,因此这种清洗方法属于环保的绿色清洗方法。

d.采用无线电波范围的高频产生的等离子体与激光等直射光线不同。等离子体的方向性不强,这使得它可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗任务,因此不需要过多考虑被清洗物体的形状,而且对这些难清洗部位的清洗效果更好;

e.使用等离子清洗,可以使得清洗效率获得极大的提高。整个清洗工艺流程几分钟内即可完成,因此具有产率高的特点;

f.清洗过程不需要使用价格较为昂贵的有机溶剂,这使得整体成本要低于传统的湿法清洗工艺;而且避免了对清洗液的运输、存储、排放等处理措施,所以生产场地很容易保持清洁卫生;

g.等离子体清洗可以不分处理对象,它可以处理各种各样的材质,无论是金属、半导体、氧化物,还是高分子材料(如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酯、环氧树脂等高聚物)都可以使用等离子体来处理。因此特别适合于不耐热以及不耐溶剂的材质。而且还可以有选择地对材料的整体、局部或复杂结构进行部分清洗;

h.在完成清洗去污的同时,还可以改善材料本身的表面性能。如提高表面的润湿性能、改善膜的黏着力等,这在许多应用中都是非常重要的。

先进芯片封装清洗:

合明科技研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

合明科技运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用合明科技水基清洗剂产品。

 


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