等離子清洗機在當(dāng)今組裝工藝中是不可欠缺的技術(shù),。本文介紹等離子清洗機在組裝工藝中的作用

近期組裝技術(shù)的趨勢主要是SIP,、BGA、CSP封裝使半導(dǎo)體器件向模塊化,、高集成化和小型化方向發(fā)展,。在這樣的封裝與組裝工藝中，zui大的問題是粘結(jié)填料處的有機物污染和電加熱中形成的氧化膜等,。例如,，有所說的粘接強度降低和在樹脂模式中的灌封強度降低的問題。由于在封裝工藝中適當(dāng)?shù)亟M合采用等離子清洗機處理能大大改善可靠性和成品率,。

在基板上安裝裸芯片的COB工藝中,，當(dāng)芯片粘接后進行高溫硬化時，在粘結(jié)填料表面有基體鍍層成分析出的情況,。還有時Ag漿料等連接劑溢出成分污染粘結(jié)填料,。如果能在鍵合工藝前用等離子清洗去除這些污染物，則鍵合的質(zhì)量能夠大幅提升,。進一步說,，由于基板與裸芯片表面的潤濕性都提高了，則模塊等的密接性也能提高,。

在倒裝片安裝工藝中也不例外,，在粘接前采用等離子清洗機去除“里面”的雜質(zhì)。這種場合為進一步提高可靠性,，也有象對待晶園那樣對待“里面”的等離子清洗,。還有用氧等離子提高倒裝片粘接后芯片里面的下填充性。見圖1,。

1. 等離子清洗機

等離子清洗機采用PE與RIE兩種等離子清洗方式,。 從清洗機理分析，等離子清洗有物理清洗和化學(xué)清洗（表面改性）兩種方式,，前者稱為RIE方式,，后者稱為PE方式，兩者在清洗效果上各具特色,。RIE方式主要使用Ar氣,，以物理的濺射方法去除基板表面的雜質(zhì)。由此處理的基板表面呈現(xiàn)凹凸不平的狀態(tài),，見表1,。該等離子體清洗的用途是式作線焊前處理和倒裝片連接前處理。另外,，由于表面凹凸而提高了蠕變性,，改善了造型時樹脂的流動,，也使樹脂灌封強度提高。

PE方式中主要使用O₂氣,，以化學(xué)的方法改質(zhì)基板表面,。這是利用等離子體中的氧氣的游離基的運動使表面達到親水基化。當(dāng)形成這一親水基時,，盡管在線焊等金屬間的連接上是不相稱的,，但蠕變性的改善程度和樹脂灌封強度提高的效果，比RI方式還高,。還有,，PE方式還能利用等離子氧游離基與基板表面的碳結(jié)合生成CO₂，從而除去碳,。由于本方式能處理基板的里面和側(cè)面,，所以在提高倒裝片粘結(jié)后芯片里面的底部填充材料的填充性上得到較好地利用。

表1 RIE與PE方式

在密閉腔體中配置上下相對兩個電極,，下電極連接13.56MHz高頻電源,，上電極接地。當(dāng)對該腔體抽真空達到預(yù)定壓力后充入Ar氣并疊加高頻電流時,，產(chǎn)生Ar氣等離子體,。當(dāng)在下部電極接上高頻時,，則在下部電極的上方生成等離子體,，在等離子體與下部電極之間產(chǎn)生電位差約—400V（在高頻輸出約為500W時）,。由于Ar離子是帶電粒子且呈異向性，所以在該電位的作用下直接被牽引到了下電極側(cè),。當(dāng)在下電極上放置基板時，則Ar離子沖擊在基板上,，利用這一沖擊能量,，能物理地去除基板表面的雜質(zhì),。即使是RIE方式，也有使用O₂和H₂的物理且化學(xué)的去除有機物的方法,。

在PE方式中正相反,，上部電極接高頻,，下部電極接地,。PE方式中一般使用O₂氣體,。該場合O₂離子體被生成在貼近下部電極的上方。O₂離子被牽引到產(chǎn)生外殼電壓的上部電極側(cè),，而在下部電極側(cè)則是以O(shè)₂游離基為中心的等離子體,。氧游離基呈等方向性而四面八方運動,，而且容易與其它原子發(fā)生反應(yīng)。游離基通過與基板表面的有機物接觸,，該有機物則變成親水基而易水洗,。不僅在基板表面,，甚至在基板的側(cè)面，內(nèi)里面都有浸透作用,，所以使整個基板都變成親水基的了,。

等離子清洗機用途及應(yīng)用實例

（1） 在SIP等離子工程中,，為了除去芯片粘結(jié)后的污染成分，每次都要對芯片粘結(jié)部采用等離子清洗機進行處理,。

（2）在晶圓上進行凸點印刷之前經(jīng)等離子清洗機處理后可改善無鉛和無助焊劑焊料的拉拔性，還能改善再流焊時焊料的蠕變性,。

（3）用等離子清洗機可以改善晶圓的內(nèi)面污染芯粘結(jié)特性,。

（4）在裸晶圓上進行的粘結(jié)與灌封樹脂工程中，均使用等離子清洗機,。

（5）用等離子清洗作為在銅配線電路中的鍵合的前處理。銅配線的鍵合時,，功率不能過高,，用等離子清洗機可以保證在低功率其鍵合強度,。

（6）作為基底的鍍前處理，經(jīng)等離子體清洗機的處理而表面呈凸凹化,，從而改善涂鍍性,。

（7）隨著印制基板的多層化，其通孔加工后的殘渣可用等離子體清洗機刮洗 ,。

表2 各種清洗方法及有效性

（1）等離子清洗機能除去有機物和無機物（包括金屬氧化物）,，但在大氣等離子和UV/O₃中也能除去有機物，但很難去除無機物,。

（2）真空等離子清洗機和大氣等離子處理設(shè)備無論哪種清洗方法都能能改善蠕變性，都能有效提高樹脂密封強度,。

（3）用Ar等離子清洗機做RIE處理時能使表面粗化,。

（4）在大面積連續(xù)處理中,，有的場合可可使用大氣等離子清洗機與UV/O₃清洗。

（5）如果把等離子清洗機與濕式清洗并用,，則會改善灰塵的去除性,。

在特別討厭灰塵的封裝等工藝中,，為了進一步提高潔凈度，作為改善合格產(chǎn)品率的方法,，有的場合就與濕式清洗并用,。

盡管等離子清洗機達到的潔凈度很高,，但對于大的污染卻表現(xiàn)較差。利用高真空高密度等離子源能增加去除量,，但卻極大地加重了設(shè)備成本,。另外，不需處理的部分也處理了,，所以有可能使圖像變色。因此,，如圖8所示那樣,，在等離子清洗前，用其它方式對付大的污染,，然后再用等離子清洗機則更為有效,。其清洗工藝為：濕式清洗 → 等離子清洗 → 純水清洗。由于等離子清洗使表面親水性提高,，所以提高了純水沖洗的效果,。

等離子清洗機 - 等離子表面處理設(shè)備

等離子清洗 - 等離子刻蝕 設(shè)備- 等離子去膠 - 等離子活化- 等離子拋光 -等離子接枝