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仪器应用 | 等离子表面处理在引线键合上的应用

仪器应用 | 等离子表面处理在引线键合上的应用 贝拓科学
2023-07-07
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导读:随着微波集成电路不断向微型化、小型化方向发展,组装器件的密度越来越大,工作频率越来越高,分布参数的影响也越来越大,对产品性能的要求也在不断地提高。对微电子制造工艺无疑是一个全新的挑战
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前言

随着微波集成电路不断向微型化、小型化方向发展,组装器件的密度越来越大,工作频率越来越高,分布参数的影响也越来越大,对产品性能的要求也在不断地提高。对微电子制造工艺无疑是一个全新的挑战。

微波电路的制作的常见问题

在微波电路组装过程中,通常会采用引线键合的方法去实现芯片与芯片、芯片与基板的互连。随着微波组件工作频率越来越高,引线键合的互连密度越来越大。

在微波电路的制作过程中,电路失效的主要原因为引线键合失效。根据统计,微波电路大约有70%的产品会因为引线键合失效造成的。引线键合实失效,很大部分原因是在微波电路生产过程中,键合区不可避免地受到各种污染,若不对这些无机和有机残留物进行处理,将会造成虚焊、脱焊、键合强度低的问题,即使有一些键合虽然拉力测试值很大,但是拉脱处几乎不留焊点,这都会导致电路长期可靠性没有保障。这是一直以来都困扰着生产人员的问题。



等离子清洗在引线键合上的应用

引线键合的过程是利用金线将芯片上引线孔以及框架上的引脚连接,使芯片与外部电路导通连接。假如工件上面存在污染物,这些污染物会导致引线与芯片及工件之间焊接效果差或黏附性差,影响工件的键合强度。

等离子体是由正离子、负离子和自由粒子等带电粒子和不带电的中性粒子比如激发态的分子以及自由基组成的部分电离气体组成的。通过等离子轰击可以使基板和芯片表面污染物分解吸附,有效地清除掉键合区的污染物,提高键合区的表面化学能和润湿性。

以下是两组分别使用氩气和先使用氩气后使用氧气在功率300W、清洗时间600s的条件下对基板进行等离子清洗的前后对比表:

#Ar

清洗前

清洗后

1

7.291

8.415

2

9.131

9.493

3

9.911

8.834

4

8.284

9.284

5

8.390

10.114

6

10.015

10.842

7

8.915

9.930

8

7.980

9.966

9

9.704

10.331

10

8.454

10.369

均值

8.808

9.768

表1.氩气对基板进行等离子清洗的前后对比(拉力值/gf)


#

清洗前

清洗后

1

8.108

8.379

2

7.581

8.578

3

7.245

7.083

4

7.94

8.376

5

8.885

7.879

6

7.318

7.465

7

7.703

6.696

8

8.695

7.492

9

7.124

7.183

10

7.214

7.183

均值

7.799

9.055

表2.先使用氩气后用氧气对基板进行等离子清洗前后对比(拉力值/gf)


 在实验过程中,先使用氩气后使用氧气对基板表面进行等离子清洗的表面键合效果差,拉力测试基本不留焊点。

通过以上的实验数据分析可以得出,氩气等离子清洗通过氩离子轰击被清洗机板表面,将污染物从清洗件表面上取出,能够提高键合的可靠性。

总结

随着微波集成电路的微型化、小型化的发展,芯片引脚数持续增多,引脚间距持续减小,芯片与基板上的有机和无机污染物必将制约着行业的发展,而现有的清洗均匀、一致性好、可操控性强及具有方向性选择处理的等离子清洗体清洗工艺应用其中,势必将推动整个行业更加极速地发展。


[1]    张塍.等离子清洗的应用与技术研究[J].电子工业专用设备,2006(06):21-27.

[2]    马良,刘肖斌,张志耀.等离子清洗工艺在芯片键合前的应用[J].电子工艺技术,2021,42(03):174-177.DOI:10.14176/j.issn.1001-3474.2021.03.014.

[3]    郭昌宏,张进兵,梁秀丽.等离子清洗在引线框架封装工艺中的应用[J].中国集成电路,2021,30(11):73-76+81.

[4]曾玉梅,王康,李宏艳.提高基板键合可靠性的等离子清洗工艺研究[J].电子与封装,2017,17(07):40-42.DOI:10.16257/j.cnki.1681-1070.2017.0090.

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