隨著工業(yè)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場的發(fā)展，電子設(shè)備變得更加輕薄，更加緊湊，這種市場需求推動了微電子封裝的小型化，也對封裝的可靠性提出了相應(yīng)的要求，高質(zhì)量的封裝技術(shù)可以提高電子產(chǎn)品的壽命。封裝過程中的芯片粘結(jié)空隙、較低的引線鍵合強(qiáng)度、焊球分層或脫落等問題成為制約封裝可靠性的重要因素，必須在不破壞材料表面特性及電特性的前提下，有效地清除各種沾污。 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的清洗方法主要有濕法清洗和干法清洗。濕法清洗的局限性非常大，從對環(huán)境的影響、原材料的消耗及未來的發(fā)展考慮，干法清洗要明顯優(yōu)于濕法清洗。其中發(fā)展較快和優(yōu)勢明顯的是等離子體清洗。等離子體是指電離氣體，是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。清洗時高能電子碰撞反應(yīng)氣體分子，使之離解或電離，利用產(chǎn)生的多種粒子轟擊被清洗表面或與被清洗表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效地清除各種污染物；還可以改善材料本身的表面性能，如提高表面的潤濕性能和改善膜的粘著力等，這在許多應(yīng)用中都是非常重要的。經(jīng)等離子清洗后器件表面是干燥的，不需要再處理，可以提高整個工藝流水線的處理效率；可以使操作者遠(yuǎn)離有害溶劑的傷害；等離子可以深入到物體的微細(xì)孔眼和凹陷的內(nèi)部完成 清洗，因此不需要過多考慮被清洗物件的形狀；還可以處理各種材質(zhì)，尤其適合不耐熱以及不耐溶劑的 材質(zhì)。這些優(yōu)點(diǎn)，都使等離子體清洗得到廣泛關(guān)注。

目前，等離子清洗設(shè)備主要有批量式及在線式兩種。在線式等離子清洗采用自動的清洗方式， 適用于大規(guī)模的生產(chǎn)線，節(jié)省人工，降低勞動力成本，使清洗效率獲得極大的提高，優(yōu)勢最為明顯。

東信高科在線等離子清洗機(jī)

在線式等離子清洗工藝的應(yīng)用

芯片粘結(jié)前的在線式等離子清洗

芯片粘結(jié)中的空隙是封裝工藝中常見的問題，這是因為未經(jīng)清洗處理的表面存在大量氧化物和有機(jī)污染物，會導(dǎo)致芯片粘結(jié)不完全，降低封裝的散 熱能力，給封裝的可靠性帶來極大的影響。 在芯片粘結(jié)前，采用O2、Ar和H 2的混合氣體進(jìn) 行幾十秒的在線式等離子清洗，能夠去除器件表面 的有機(jī)氧化物和金屬氧化物，可以增加材料表面能， 促進(jìn)粘結(jié)，減少空隙，極大地改善粘結(jié)的質(zhì)量。

鍵合前的在線式等離子清洗

引線鍵合是芯片和外部封裝體之間互連最常見 和最有效的連接工藝，據(jù)統(tǒng)計，約有70%以上的 產(chǎn)品失效均由鍵合失效引起。這是因為焊盤上及厚 膜導(dǎo)體的雜質(zhì)污染是引線鍵合可焊性和可靠性下降 的一個主要原因。包括芯片、劈刀和金絲等各個環(huán) 節(jié)均可造成污染。如不及時進(jìn)行清洗處理而直接鍵 合，將造成虛焊、脫焊和鍵合強(qiáng)度偏低等缺陷。 采用Ar和H2的混合氣體進(jìn)行幾十秒的在線式等離子清洗，可以使污染物反應(yīng)生成易揮發(fā)的二氧化 碳和水。由于清洗時間短，在去除污染物的同時， 不會對鍵合區(qū)周圍的鈍化層造成損傷。因此，通過 在線式等離子清洗可以有效清除鍵合區(qū)的污染物， 提高鍵合區(qū)的粘結(jié)性能，增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度，可以大大降低鍵合的失效率。

銅引線框架的在線式等離子清洗

引線框架作為封裝的主要結(jié)構(gòu)材料，貫穿了整 個封裝過程，約占電路封裝體的80%，是用于連接內(nèi)部芯片的接觸點(diǎn)和外部導(dǎo)線的薄板金屬框架。引 線框架所選材料的要求十分苛刻，必須具備導(dǎo)電性 高、導(dǎo)熱性能好、硬度較高、耐熱和耐腐蝕性能優(yōu)良、可焊性好和成本低等特點(diǎn)。從現(xiàn)有的常用材料看，銅合金能夠滿足這些要求，被用作主要的引線框架材料。但是銅合金具有很高的親氧性，極易被氧化，而生成的氧化物又會使銅合金進(jìn)一步氧化。 形成的氧化膜過厚時，會降低引線框架和封裝樹脂 之間的結(jié)合強(qiáng)度，造成封裝體發(fā)生分層和開裂現(xiàn) 象，降低封裝的可靠性。因此，解決銅引線框架的 氧化物失效問題對于提高電子封裝的可靠性起到至關(guān)重要的作用。 采用Ar和H2的混合氣體進(jìn)行幾十秒的在線式等離子清洗，可以去除銅引線框架上的氧化物和有機(jī) 物，能夠達(dá)到改善表面性質(zhì)，提高焊接、封裝和粘結(jié)可靠性的目的。

?塑料球柵陣列封裝前的在線式等離子清洗

塑料球柵陣列封裝技術(shù)又稱BGA，是球形焊點(diǎn)按陣列分布的封裝形式，適用于引腳數(shù)越來越多和引線間距越來越小的封裝工藝，被廣泛應(yīng)用于封裝領(lǐng)域，但是BGA焊接后焊點(diǎn)的質(zhì)量是BGA封裝器件失效的主要原因。這是因為焊接表面存在顆粒污染 物和有機(jī)氧化物，導(dǎo)致焊球分層和焊球脫落，嚴(yán)重影響B(tài)GA封裝的可靠性。 采用Ar和H2的混合氣體進(jìn)行幾十秒的在線式等離子清洗，可以去除焊接表面的污染物，降低焊點(diǎn)失效的概率，提高封裝的可靠性。

隨著微電子封裝向小型化方向發(fā)展，表面清洗的要求越來越高，在線式等離子清洗的諸多優(yōu)點(diǎn)， 將使它成為表面清洗工藝最好的選擇方案之一，作為最有發(fā)展?jié)摿Φ那逑捶绞?，將被?yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。同時，在線式等離子清洗非常有利于環(huán)境保護(hù)，清洗后不會產(chǎn)生有害污染物，這在全球高度關(guān)注環(huán)保意識的情況下越發(fā)顯示出它的重要性。