金丝键合面高清洁处理工艺研究

摘 要：某些混装产品的键合面在制造过程中不可避免会带来焊接残余物、氧化等问题，如果键合面的清洁处理不彻底，就会在金丝键合时带来键合不上、键合脱焊等问题，直接影响键合质量和效率。为提高键合质量和效率，本文研究了键合面高清洁处理方法。

关键词：金丝键合；焊接残余物；清洁

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.049

1 前言

在产品制造过程中，某些混装电路板根据产品特点需进行回流焊接，焊接清洗涂覆后再进行金丝键合，生产环节越多，越容易引入颗粒污染、有机物、氧化物等。在清洁不彻底的情况下，多余物、有机物等，不但容易造成电路短路和电路板的腐蚀，在电子组件内到处碰撞还极易造成电路误动，给产品的长期工作带来不良后果。为提高键合质量和效率，对键合不上、脱键的问题，需进行键合点的高清洁处理方法研究。

2 试验设计及验证

电路板回流焊接完，进行过有机溶剂清洗后，经显微镜观察，键合面存在一层白色污染物，影响键合，另外一种造成键合不良的情况是键盘表面氧化发乌。

对此白色污染物进行了显微红外光谱分析，显示白色物质含有C-C长链、酯羟基或酮羟基及其他无机基团，判断白色物质为有机酸盐。这是由于电路板焊接使用的焊膏为免清洗焊膏，焊接后，会形成一个高分子的保护层，并在焊接中漫延到焊盘临近的键合面上，一般的水清洗不能有效去除这层保护膜，如果不做处理，将造成键合结合率差，影响一次键合成功率。

键合面发乌是由于镀金表面氧化造成的。将表面发乌的形貌状态与印制板生产厂家、零件镀金厂家及业内相关单位进行了技术交流，认为镀金表面发乌是镀金表面氧化的原因，与表面光洁程度、镀金方法有一定的关系，但目前国内镀金工艺不能保证不同槽批之间达到非常一致的状态，尤其镀金质量较差的焊盘经历回流焊接、水清洗、涂覆等工序后，易在焊盘表面形成氧化层。

为减少不良影响，根据键合面情况，选取了两种键合前清洗方案：

（1）等离子清洗。

（2）人工擦洗及刮拭。

2.1 等离子清洗

等离子清洗常用40KHz超声等离子体、13.5MHz射频等离子体、2.45GHz微波等离子体。超声等离子清洗的作用主要为物理撞击反应，其撞击力度大，对被清洗表面影响最大；射频等离子清洗主要为物理加化学反应（需要采用氧气、氢气、氩气等气体，如采用单独氩气则为单独物理反应），其撞击力度适中，可以去除零件表面残留的灰尘、一般氧化层等杂志；微波等离子清洗主要为化学反应。

超声等离子清洗离子撞击力度最大，微波等离子清洗应用于表面化学改性，对于去除胶层及氧化层作用较弱。在键合前增加等离子清洗工序时，需兼顾考虑已装机的零部件是否受到影响。根据以上分析，选取射频等离子清洗进行试验。若工艺气体采用氧气、氢气等氧化还原性气体，会引入化学反应，造成二次污染，故采用氩气作为工艺气体，使用单纯物理轰击的方式对产品进行清洗。

焊接后的电路板试验件在经过有机溶剂清洗和等离子清洗后，进行显微镜观察，部分键合面有白色污染物，但无白色污染物的键合面，之前氧化发乌的键合面变得光亮，经液滴法测试，润湿良好。同时，在20倍顯微镜下检查了等离子清洗后的电路板三防漆涂覆层，涂覆表面未出现裂纹、起皮等现象，与未进行等离子清洗的产品之间外观进行比较，无可分辨的差异。

经过此试验发现，等离子清洗可有效解决键合面氧化发乌的问题，但不能完全解决焊接带来的白色保护层的问题。

另外，由于等离子清洗属于离子撞击，是否适用于产品，是否会带来其他不良影响，还需根据产品本身特点进行具体分析试验。

2.2 人工擦洗及刮拭

由于焊接后的白色保护层不容易被一般清洗剂（如ENASOLV 141B、酒精等）清洗干净，且产品键合时电路板已经装配了元器件，并进行了涂覆处理，为减少对其他部位的影响，经过向清洗剂厂家咨询，选择了CYBERSOLV 141R清洗剂进行清洁试验。该型清洗剂是一种适用于手工清洗的清洗剂，沸点69ºC，无闪点，无毒无腐蚀，适用于局部清洗，相较于酒精可达到更明显的清洗效果，去脂作用显著。

焊接后的电路板试验件在经过有机溶剂清洗后选取CYBERSOLV 141R清洗剂进行擦洗，擦洗后再用酒精进行二次擦洗。由于141R挥发较快，试验中需对键合面来回擦洗2-4次。擦洗后，用显微镜观察键合表面的白色保护层已清洗干净，但部分表面氧化发乌的键合面，擦洗的方法不能有效改善。这时，就需要采用刮刀刮拭的方法。为防止损伤键合面的镀层，由经过培训的技能较高的操作者在显微镜下对发乌的键合面进行轻轻刮拭，去除氧化层。

为验证此方案的清洗效果，按此方法，对13200多个键合面处理后，在键合参数与试验前不变的情况下，试验件的一次键合成功率由80%提升到99.7%以上，破坏性拉力检测值均在5gf以上，拉力值均满足GJB548B中25ìm金丝破坏性拉力值承受3gf的要求。

3 结论

经过试验，可以得出等离子清洗能够解决键合面氧化发乌的情况，不能解决焊接白色保护层问题，但等离子清洗是否用于产品还需根据产品具体特点来确定；CYBERSOLV 141R清洗剂能够解决白色保护层问题，不能解决键合面氧化发乌问题，可结合刮刀刮拭的方法进行键合面清洁处理，能有效提高键合成功率，不过擦洗和刮刀刮拭都是人工操作进行的，操作者上岗前需要参加相关培训。

参考文献：

[1]林伟成.光清洗技术在雷达微组装方面的应用[J].电子工艺技术，2011，32（09）：277-279.

[2]吴伟，林文海.提高混装多芯片微波组件中键合可靠性研究[J].电子工艺技术，2017，38（03）：141-143.

推荐访问:金丝 工艺 研究 高清洁 键合面