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半導(dǎo)體封裝類型中方形扁平封裝(QFPs)與纖薄小外型封裝(TSOP)是目前封裝密度趨勢要求下的兩種封裝類型。在過去的一些年,球柵陣列封裝(BGAs)被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的封裝類型,特別是塑料球柵陣列式封裝(PBGAs),每年提供的數(shù)量高達(dá)百萬計?，F(xiàn)在等離子體清洗廣泛應(yīng)用于PBGAs及倒裝晶片過程中和其它基于聚合物的襯底，以利于粘結(jié)，減少分層。半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)示意圖

微波等離子清洗在半導(dǎo)體封裝中的應(yīng)用

微波等離子清洗在半導(dǎo)體封裝中通常在下面的幾個環(huán)節(jié)引入:在芯片粘合與引線鍵合前,以及在芯片封裝前。①用環(huán)氧樹脂導(dǎo)電膠粘片前如果用等離子體對載體正面進(jìn)行清洗，可以提高環(huán)氧樹脂的粘附性，去除氧化物以利于焊料回流，改善芯片與載體的連接，減少剝離現(xiàn)象，提高熱耗散性能。用合金焊料將芯片往載體上進(jìn)行共晶燒結(jié)時,如果由于載體上有污染或表面陳舊而影響焊料回流和燒結(jié)質(zhì)量,在燒結(jié)前用等離子清洗載體,對保證燒結(jié)質(zhì)量也是有效的。②在進(jìn)行引線鍵合前用等離子清潔焊盤及基材，會顯著提高鍵合強度和鍵合線拉力的均勻性。對鍵合點的清潔意味著清除纖薄的污染表層。圖2為引線鍵合前使用等離子清洗與否的鍵合引線拉力對比。③半導(dǎo)體在進(jìn)行塑封時要求塑封材料與芯片、載體、金屬鍵合腳等各種不同材料有較好的粘附性，如果有沾污或表面活性差，就會導(dǎo)致塑封表面層剝離。如果用等離子清洗后再封裝可以有效地提高表面活性，改善粘附性，提高封裝的可靠性。

圖2 引線鍵合前使用等離子清洗與否的鍵合引線拉力對比

微波等離子清洗對封裝帶處理前后效果對比

基板及芯片進(jìn)行微波等離子清洗后是否有清洗效果的一個檢測指標(biāo)為其表面的浸潤特性。通過對幾家產(chǎn)品進(jìn)行實驗檢測：對微波等離子處理前后的焊盤封裝帶進(jìn)行接觸角度測量,得出進(jìn)行微波等離子清洗前后樣品接觸角是：焊接填充漆上清洗前為70°到80°,清洗后是15°到20°；污染的鍍金焊點清洗前接觸角是60°到70°，清洗后則小于20°或者更低。鍍金焊點的清洗后接觸角通常不好測量，因為水滴已呈發(fā)散狀，這意味著金屬鍍金焊點是完全清潔的當(dāng)然,接觸角度測量只能作為獲得預(yù)期結(jié)果的一種指示方法而已,也就是說還有引線鍵合厚度和最佳模具粘合兩個因素。而且不同廠家、不同產(chǎn)品及不同清洗工藝的清洗效果是不同的，浸潤特性的提高表明在上述幾點封裝工藝前進(jìn)行微波等離子清洗是十分有益的。圖3為微波等離子清洗前后在某種半導(dǎo)體封裝管殼工件表面滴落7微升純凈水并利用接觸角檢測儀進(jìn)行檢測的接觸角對比。

圖3 微波等離子清洗前后工件表面接觸角對比

半導(dǎo)體封裝過程中，會產(chǎn)生各類污染物，包括氟、鎳、光刻膠、環(huán)氧樹脂和氧化物等，其存在會降低產(chǎn)品質(zhì)量。微波等離子清洗技術(shù)作為一種精密干法清洗技術(shù)，可以有效去除這些污染物，改善材料表面性能，增加材料表面能量。