等离子清洗工艺在芯片键合前的应用

等离子清洗工艺在芯片键合前的应用

等离子体清洗工艺在IC封装行业中的应用主要在以下几个方面：

点胶装片前

工件上如果存在污染物，在工件上点的银胶就生成圆球状，大大降低与芯片的粘结性，采用等离子清洗可以增加工件表面的亲水性，可以提高点胶的成功率，同时还能够节省银胶使用量，降低了生产成本。

引线键合前

封装芯片在引线框架工件上粘贴后，必须要经过高温固化。假如工件上面存在污染物，这些污染物会导致引线与芯片及工件之间焊接效果差或黏附性差，影响工件的键合强度。等离子体清洗工艺运用在引线键合前，会明显提高其表面活性，从而提高工件的键合强度及键合引线的拉力均匀性

等离子体清洗工艺参数对清洗效果的影响

不同的工艺气体对清洗效果影响

氩气

物理等离子体清洗过程中，氩气产生的离子携带能量轰击工件表面，剥离掉表面无机污染物。

氧气

氧离子在反应仓内与有机污染物反应，生成二氧化碳和水。清洗速度和更多的清洗选择性是化学等离子清洗的优点。

氢气

氢离子发生还原反应，去除工件表面氧化物。出于氢气的安全性考虑，推荐使用氢氩混合气体的等离子清洗工艺。

工艺时间

总体来说，最短的工艺时间是客户的基本要求，以便能够达到最大产能。但是工艺时间不是单一的因素，应该与射频功率、仓体压力和气体类型等参数相匹配，达到动态平衡。

仓体压力

反应仓内的压力是工艺气体流量、腔体泄露率和真空泵抽速的动态平衡。

物理等离子清洗工艺模式采用的仓体压力较小。物理等离子清洗工艺要求被激发的离子轰击工件表面。

化学等离子清洗工艺产生的等离子体与工件表面产生化学反应，所以离子数越多越能增加清洗的能力，导致需要使用较高的仓体压力。

射频功率

射频功率的大小会影响等离子体的清洗效果， 从而影响封装的可靠性。加大等离子体射频功率是增加等离子的离子能量来加强清洗强度。离子能量是活性反应离子进行物理工作的能力。射频功率的设置主要与清洗时间达到动态平衡，增加射频功率可以适当降低处理时间，但会导致反应仓体内温度略有升高，所以有必要考虑清洗时间和射频功率这两个工艺参数。

等离子体清洗模式

主流的等离子清洗机有三种类型的电极载物板，用作设备的阳极、阴极以及悬浮极。根据工件的不同，调节电极载物板能够产生两种模式的等离子体，命名为直接等离子体模式和顺流等离子体模式。

等离子清洗对芯片键合前清洗效果的影响

经过等离子清洗后，对工件芯片进行接触角测试，试验检测得出：未进行等离子体清洗的工件样品接触角大约在45°~58°；对已经进行过化学等离子体清洗的工件芯片的接触角大约在12°~19°；对工件芯片进行物理等离子体清洗过后其接触角在 15°~24°。试验说明等离子体清洗对封装中芯片的表面处理是有一定效果的。如图所示为铜引线框架在等离子体清洗前后使用接触角检测仪进行测量的接触角对比，清洗前接触角在49°~60°，清洗后接触角在 10°~20°，满足了工件表面处理需求。