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等离子清洗在半导体封装制程上的作用

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-04-20
金属材料之间的粘接技术在航空航天、封装、建筑业、传感器等行业中广泛应用。尤其是在半导体封装设计中,为了提高半导体产品的可靠性和使用寿命,非常重视引线与基板之间键合的附着力。

封装工艺通常可以分为前段操作和后段操作两大步,并以塑料封装成型作为前后段操作的分界点。通常情况下,芯片封装技术的基本工艺流程如下。第一步,硅片减薄,通过抛光、磨削、研磨以及腐蚀等达到减薄目的。第二步,晶圆切割,把制造的晶圆按设计要求分切成所需要的尺寸。第三步,芯片贴装,完成不同位置及各个型号尺寸芯片的贴片工艺。第四步,芯片互联,将芯片与各个引脚、I/O以及基板上布焊区等位置相连接,保证信号传输的流畅性和稳定性。第五步,成型技术,塑料封装,给芯片包覆外衣。第六步,去飞边毛刺,使外观更美观。第七步,切筋成型,按设计要求设计尺寸,将产品完成冲切分离,引脚打完成型,为后续工序提供半成品。第八步,上焊锡打码工序,注明产品规格和制造商等,注明其身份信息。

在现阶段封装技术的基本工艺流程中,硅片的减薄技术主要有磨削、研磨、化学机械抛光、干式抛光、电化学腐蚀、等离子增强化学腐蚀、湿法腐蚀以及常压等离子腐蚀等。芯片贴装的方式主要有共晶贴片、导电胶贴片、焊接贴片以及玻璃胶贴片4种。芯片互连常见的方法主要有打线键合、载在自动键合(TapeAutomateBonding,TAB)以及倒装芯片键合。封装工艺的好坏直接影响微电子产品的良品率,而在整个封装工艺环节中的最大问题是产品表面附着的污染物。针对污染物出现环节的不同,等离子清洗可应用于各个工序前边。它一般分布于粘片前、引线键合前以及塑封前等。


等离子清洗


等离子体是在胶体内包括足够多的正负电荷数量,且正负电荷数目相当的带电粒子的物质堆积状态,或者是由大量带电粒子组成的非凝聚系统。等离子体中包括正负电荷和亚稳态的分子和原子等。

一方面,当各种活性粒子与被清洗物体表面彼此碰触时,各种活性粒子与物体表面杂质污物会发生化学反应,形成易挥发性的气体等物质,随后易挥发性的物质会被真空泵吸走。例如,活性氧等离子体与材料表面的有机物发生氧化反应。它的优点是清洗过程相对较快、选择性相对好以及清除污染物的效果非常好,缺点是产品外表面发生氧化产生氧化物,附着在产品表面。

另一方面,各种活性粒子会轰击清洗材料表面,使得材料表面的沾污杂质会随气流被真空泵吸走。这种清洗方式本身不存在化学反应,在被清洁材料表面没有留下任何氧化物,因此可以很好地保全被清洗物的纯净性,保障材料的各向异性。但是,它会对材料表面造成很大损伤和侵蚀,会在材料表面发生很大的反应热,对被清洗表面的杂质污物选择性差。例如,用活性氩等离子体清洗物件表面微粒污染物,活性氩等离子体轰击被清洗件表面后产生的挥发性污染物会被真空泵排出。


等离子清洗在封装制程上的作用


等离子清洗在整个封装工艺过程中的作用主要有防止包封分层、提高焊线质量、增加键合强度、提高可靠性以及提高良品率节约成本等。

随着半导体行业不断向小型化微型化发展,对半导体的封装设计也提出了更高的要求。高质量的封装技术可以提高电子产品的寿命。封装过程中各键合部分的键合强度不足、焊球分层或脱落成为制约半导体发展的重要因素,必须在不破坏材料表面特性的前提下,有效清除各类污染物,将等离子清洗引入半导体封装中,可以提高材料表面的润湿性和键合强度
能够显著改善封装的可靠性和质量。
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