微电子封装中等离子体清洗及其应用分析

【摘要】近几年来，微电子封装工艺得到了快速发展。但与此同时，传统湿法清洗技术也逐渐无法满足微电子封装的使用要求。而使用等离子体清洗技术，能够在提高封装生产率的同时，避免环境污染的产生。因此，基于这种认识，本文对微电子封装中等离子体清洗及其应用问题展开了分析，从而为关注这一话题的人们提供参考。

【关键词】微电子封装 等离子体清洗 应用

在微电子技术领域，大量的清洗技术得到了广泛应用。而从材料消耗和环境影响角度来看，等离子体清洗技术具有明显的应用优势，所以在微电子封装等方面得到了广泛应用。因此，有必要对等离子体清洗机理及分类问题展开研究，并且进一步分析微电子封装中等离子体清洗的应用问题，从而更好的促进微电子行业的发展。

一、微电子封装中等离子体清洗机理及分类

（一）等离子体清洗机理

所谓的等离子体，其实就是物质由电子、自由基、中性粒子、正离子和光子组成的状态，需要有相等的正负电荷。而这些离子的存在，将导致物质在与固体接触时较容易与固体表面发生物理或化学反应。同时，由于反应生成的都是H2O和CO2等能够从真空泵排出的无污染气体，所以能够对固体表面进行清洗。从特点上来看，等离子体清洗技术可以对不同材质的对象进行清洗，如半导体、高分子材料、氧化物和金属等等，并且能够实现从局部到整体的清洗。此外，由于可以使用数控技术进行等离子体清洗过程中的控制，所以采取该种清洗方法具有较高的时间控制精度和自动化程度[1]。而正确进行该种方法的使用，并不会对清洗对象的表面造成损伤，所以能够确保清洗对象的表面质量。

（二）等离子体清洗分类

按照清洗过程中发生的反应的类型，可以将等离子体清洗划分成物理反应和化学反应。其中，物理反应就是利用活性粒子进行待清洗表面的轰击，能够利用真空泵将脱离的污染物吸走。而化学反应就是利用活性粒子与污染物发生反应，可以生成能够被真空泵吸走的易挥发性物质。如果以物理反应为主，由于清洗对象表面将不存在氧化物，所以可以确保被清洗对象的化学纯净性，并且使其具有腐蚀作用各异性的特点。但是，使用该种等离子体清洗法，也容易产生较大的热效应，继而导致清洗表面的腐蚀速度较低，并且导致物质的选择性较差。如果使用以化学反应为主的等离子清洗法，将能够在较短时间内完成清洗，并且有效进行污染物的清洗。但是，同时也会导致氧化物的产生。

二、微电子封装中等离子体清洗的应用分析

（一）在芯片粘结方面的应用

在微电子封装工艺中，芯片粘结过程中常常会出现空隙。之所以出现这种问题，就是因为芯片表面存有大量的有机污染物和氧化物，所以导致了芯片无法得到完全粘结。因为，未经处理的芯片表面往往具有较大的惰性和疏水性，所以芯片的粘结性较差。而出现这种问题，将直接导致封装的散热能力降低，并且最终影响芯片封装的可靠性。在芯片粘结之前，使用等离子体清洗技术清洗芯片表面，可以使芯片表面得到活化，所以能够使材料的表面流动性得到改善。在这种情况下，芯片粘结将具有浸润性，并且有良好的接触表面，因此能够在避免空洞形成的同时，使芯片的热传导能力得到改善[2]。就目前来看，可以使用氢气、氧气和氩气等混合气体进行等离子清洗，从而达成去除芯片表面金属氧化物和有机氧化物的目的，继而使芯片粘结质量得到极大改善。

（二）在引线键合方面的应用

在微电子机械封装中，芯片、基板和基座之间有较多的引线键合。提高引线键合的质量，就可以使芯片焊盘与外引线得到有效连接。但在实际工作中，基材表面容易出现氧化层和一些氟化物、氢氧化物等污染物。使用低压等离子体清洗技术，则能够使基材表面的污染物得到有效去除，并且只会花费少量的清洗成本。在清洗之后再进行键合，就可以使键合引线的拉力均匀性和键合强度得到有效提高，继而使引线键合的效果得到有效改善。而使用气体等离子体技术进行芯片接点的清洗，也可以使引线键合的成品率和强度得到有效改善。但是，使用等离子体清洗技术对不同公司生产的不同类型产品进行清洗，键合引线拉力强度的增加幅度并不相同，但是器件的可靠性基本都能够得到提高。

（三）在引线框架清洗上的应用

在微电子封装中，引线框架是主要结构材料。利用该材料，可以进行内部芯片的接触点和外部导线的连接。为了实现良好的连接效果，则需要选用具有良好导电性、耐热性、导热性和耐腐蚀性的材料，生活中一般会选用铜合金材料。但是，该种引线框架容易被空气氧化，生产的氧化物又会使框架表面持续氧化，继而导致封装体开裂和分层[3]。所以在使用引线框架之前，需要使用氢气和氩气的混合体进行引线框架的等离子体清洗，从而使框架上的有机污染物和氧化物得到去除，继而达成提高框架焊接、粘结性能的目的。

（四）在管座管帽清洗上的应用

如果存放过长的时间，管座管帽的表面就会出现尘迹，甚至遭到污染。所以，还需要对存放一段时间的管座管帽进行等离子体清洗，以便将其表面污染去除。清洗完成后，就可以进行封帽处理，以便提高封帽的合格率。通常的情况下，如果需要进行陶瓷封装，还需要在键合区和盖板密闭区使用金属浆料印制线。而在进行这些材料电镀之前，还需要对材料进行等离子体清洗，以便通过去掉材料表面沾污提高镀层质量。

总而言之，在微电子封装领域，使用等离子体清洗技术可以使封装材料表面存在的脏污得到清除，所以能够使电子元器件的键合不良、界面不稳等质量缺陷得到改善。所以，在进行微电子封装时，应该较好的掌握和应用等离子体清洗技术，从而使封装的质量和可靠性得到有效提高。

参考文献：

[1]杨杰，范新丽.在线等离子清洗在IC封装行业中的应用[J].山西电子技术，2013，03.

[2]李俊岭，康冬妮.在线式等离子清洗技术在微电子封装中的应用[J].电子工艺技术，2013，03.

[3]葛秋玲，李良海.微波等离子清洗在封装工艺中的应用[J].电子与封装，2014，02.

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