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陶瓷封裝作為一種高可靠的芯片封裝形式，在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域中具有不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。封裝質(zhì)量會(huì)直接影響元器件的可靠性和使用壽命。在集成電路的裝片工藝過程中，對(duì)于采用合金焊料熔封的器件，需要采用耐受溫度超過300℃的高溫導(dǎo)電膠將芯片和外殼底座粘接在一起。高溫導(dǎo)電膠主要由銀顆粒、氰酸脂樹脂、固化劑等物質(zhì)組成。在高溫固化過程中，液態(tài)的氰酸酯樹脂的黏度陡然下降，導(dǎo)電膠中的氰酸酯樹脂可能會(huì)擴(kuò)散至鍵合指，造成電路外殼的鍵合指沾污。該沾污現(xiàn)象會(huì)影響鍵合可靠性，因此需要去除鍵合指上的有機(jī)沾污組分，防止對(duì)鍵合工藝造成不良影響。

微波等離子清洗技術(shù)作為一種精密干法清洗技術(shù)，利用高能量的粒子與有機(jī)物之間的反應(yīng)生成易揮發(fā)的小分子氣體產(chǎn)物，從而有效去除鍵合指表面的有機(jī)污染物，改善鍵合指表面性能，增加材料的表面能量。與傳統(tǒng)溶劑清洗方式相比，等離子清洗有許多優(yōu)點(diǎn)，如不污染環(huán)境、不需要清洗液體，能增加表面潤(rùn)濕性能，改善黏著力。因此，微波等離子清洗在電子封裝領(lǐng)域中具有重要作用。

微波等離子清洗原理

微波等離子體是由工作頻率為2.45GHz的微波激發(fā)工藝氣體放電，在正負(fù)極磁場(chǎng)作用下的諧振腔體內(nèi)產(chǎn)生的等離子體。選用不同的工藝氣體可產(chǎn)生不同的活性等離子體，如O等離子體、H等離子體。這些活性等離子體對(duì)被清洗物進(jìn)行表面物理轟擊與化學(xué)反應(yīng)雙重作用，使被清洗物表面生成粒子和氣態(tài)物質(zhì)。將這些物質(zhì)經(jīng)過抽真空排出，從而達(dá)到清洗物質(zhì)表面的目的。由于整個(gè)放電過程不需要正負(fù)電極，產(chǎn)生的自偏壓極小，從根本上避免了靜電損傷，因此微波等離子清洗技術(shù)適合于在半導(dǎo)體芯片封裝中應(yīng)用。

微波等離子清洗在半導(dǎo)體芯片封裝中的應(yīng)用

芯片共晶前基板清洗

由于基板材料的表面存在親水性和疏水性的特性，親水性特性可提供良好的接觸表面，共晶焊料和環(huán)氧樹脂材料在其表面的流動(dòng)性好、浸潤(rùn)性佳，可有效防止或減少焊接空洞的產(chǎn)生，保證高可靠的粘接和熱傳導(dǎo)能力。微波等離子清洗能改善基板材料表面的親水性，增強(qiáng)潤(rùn)濕性能。

銀漿有機(jī)物沾污的清洗

采用銀漿粘接芯片工藝，由于銀漿材料的基體樹脂及材料中或多或少存在著有機(jī)溶劑及其他介質(zhì)，在銀漿分配后由于基板表面的親水性，樹脂擴(kuò)散造成引線指區(qū)域沾污，或在固化過程中有機(jī)溶劑揮發(fā)，部分揮發(fā)物將沉積于電路表面，造成芯片、鍵合指或焊環(huán)表面的微量沾污。為去除有機(jī)溶劑的沾污，需在裝片固化后、引線鍵合前采用微波等離子清洗。

鍵合前清洗優(yōu)化引線鍵合

用微波等離子清洗過的電路的鍵合引線焊接強(qiáng)度好于未清洗的電路。這主要是因清洗能夠清除鍵合指鍍金層表面的微小污物，減小鍍金層表面浸潤(rùn)角，有效改善焊接面浸潤(rùn)性，增強(qiáng)焊接材料的互融，從而有效地增強(qiáng)引線焊接強(qiáng)度。

引線鍵合前微波等離子清洗前后對(duì)比

FC焊接前和下填充前的清洗

在芯片倒裝前，對(duì)芯片和基板進(jìn)行微波等離子清洗，清除掉金屬表面微量氧化物和有機(jī)沾污，提高材料表面活性再進(jìn)行倒裝焊，有效地防止或減少焊接面孔隙，提高焊接強(qiáng)度。倒裝焊接時(shí)應(yīng)用到助焊劑，焊接后需采用清洗劑來清洗助焊劑。清洗后會(huì)有微量有機(jī)物殘留，在下填充前采用O₂和N₂/H₂等離子體清洗，去除有機(jī)溶劑殘留，可增加下填充料的流淌性，減小填充料孔隙、分層，提高產(chǎn)品可靠性。

微波等離子體清洗在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)材料表面氧化、助焊劑殘留、樹脂殘跡、有機(jī)物等不同沾污物的性質(zhì)，選擇相適應(yīng)的氣體，清除掉這些污染物，從而顯著地改善封裝可制造性、可靠性及提高成品率。