等離子清洗去除無(wú)焊劑軟釬焊表面氧化物，提高焊料的潤(rùn)濕鋪展性能
文章出處：等離子清洗機(jī)廠(chǎng)家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-03-13
微電子封裝是指通過(guò)芯片間的互連實(shí)現(xiàn)器件的功能，其中互連介質(zhì)為芯片或器件提供機(jī)械支撐、散熱、導(dǎo)電和防護(hù)等功能，在光電器件中還需要作為光傳導(dǎo)媒介。焊點(diǎn)以其優(yōu)異的散熱、導(dǎo)電和力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于微電子封裝領(lǐng)域。焊點(diǎn)是通過(guò)熔化釬料在焊盤(pán)上的潤(rùn)濕鋪展以獲得良好的焊接性能，然而焊料表面的氧化物以高熔點(diǎn)和低表面能，阻礙了釬料的潤(rùn)濕和鋪展。為了提高焊接性能，目前，軟釬焊焊點(diǎn)通常添加焊劑以阻止焊料氧化和降低表面能，以提高焊料的潤(rùn)濕鋪展性能。
焊劑作為焊接活化劑，其可以去除焊料表面氧化層，保護(hù)焊料不受氧化，同時(shí)降低液相釬料的表面能，進(jìn)而保證焊料的潤(rùn)濕鋪展，獲得良好的焊接效果[1]，然而，焊劑通常呈酸性，對(duì)器件或者芯片具有一定的腐蝕性，故焊劑殘留對(duì)器件的可靠性會(huì)產(chǎn)生顯著影響[2,3]。為了保證器件的可靠性，微電子封裝中不得不降低焊劑活性，并由此造成成品率下降和返修率上升，提高產(chǎn)品的制造成本。
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大量敏感元器件的封裝不允許使用焊劑，如MEMS器件、傳感器、生物醫(yī)藥和光電器件等。由于芯片和基板間距過(guò)小，倒裝焊工藝后，焊劑難以完全清洗，進(jìn)而被下填充料包裹，并造成可靠性隱患。因此，無(wú)焊劑軟釬焊技術(shù)在現(xiàn)代微電子封裝領(lǐng)域的需求越來(lái)越迫切。
焊劑殘留和氧化是影響空洞率的主要因素。眾所周知,采用焊劑可有效去除焊料和焊盤(pán)表面的氧化層,提高焊接可靠性,但同時(shí)易產(chǎn)生焊劑殘留,形成空洞;若不采用焊劑,則氧化層無(wú)法去除,釬料難以在焊盤(pán)表面潤(rùn)濕,也容易形成空洞。軟釬焊技術(shù)主要是通過(guò)釬料在焊盤(pán)上的潤(rùn)濕和鋪展實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的可靠互聯(lián)。焊料的潤(rùn)濕和鋪展性能主要取決于焊接界面的材料體系和界面處的氧化層。
等離子清洗
在引線(xiàn)鍵合、芯片鍵合等領(lǐng)域,鍵合前廣泛采用等離子清洗去除表面氧化膜,進(jìn)行表面活化,以增加鍵合強(qiáng)度。常用的等離子體激發(fā)頻率有三種:激發(fā)頻率為40kHz的等離子體為超聲等離子體,13.56MHz的等離子體為射頻等離子體,2.45GHz的等離子體為微波等離子體。超聲等離子體發(fā)生的反應(yīng)為物理反應(yīng),利用等離子轟擊被清潔表面去除污染物,但同時(shí)會(huì)使表面產(chǎn)生一定損傷;射頻等離子體發(fā)生的反應(yīng)既有物理反應(yīng)又有化學(xué)反應(yīng);微波等離子體發(fā)生的反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng),清潔力度較小。在功率電子產(chǎn)品中,既要保護(hù)清洗件不受損傷,又要保證一定的清潔力度,可采用射頻等離子進(jìn)行清洗。即將等離子清洗與無(wú)釬劑焊接相結(jié)合,用于功率電子產(chǎn)品的焊接中。
其清洗機(jī)理是，在真空環(huán)境下，氧、氫或氬等工藝氣體，在高壓交變電場(chǎng)（由機(jī)器 本身的射頻電源產(chǎn)生）的作用下生成活性很高或能量很高的離子，在接觸到被清洗的基材表面的有機(jī)雜質(zhì)或者細(xì)小的顆粒，就會(huì)發(fā)生碰撞或產(chǎn)生化學(xué)與物理上的反應(yīng)，從而生 成能夠揮發(fā)的物質(zhì)，經(jīng)由機(jī)器中的真空泵以及工作氣流排出，從而將基材表面清洗干凈， 它能夠完成部分或整體或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清潔，尤其適用于半導(dǎo)體、氧化物、金屬和大部分 的高分子材質(zhì)的物體，優(yōu)異于其它方式清洗的就是清洗完成后不會(huì)產(chǎn)生廢液。
本文由國(guó)產(chǎn)等離子清洗機(jī)廠(chǎng)家納恩科技整理編輯?。?！未經(jīng)等離子清洗的焊片表面，就會(huì)由于污染物和氧化物的存在而阻礙焊接面的形成，減小有效焊接面積，形成虛焊。為去除焊片的氧化層，采用射頻等離子清洗焊片表面的方法可以得到新鮮的焊料表面，并且增強(qiáng)焊料的潤(rùn)濕性。并且采用等離子清洗，不會(huì)造成焊劑污染。
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