等離子干法清洗技術
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-05-10
清洗通常是指在不破壞材料表面特性及電特性的前提下,有效地清除殘留在材料上的微塵、金屬離子及有機物雜質。目前已廣泛應用的物理化學清洗方法,大致可分為兩類:濕法清洗和干法清洗。微電子工業(yè)中的清洗也同樣是一個很廣的概念,包括任何與去除污染物有關的工藝。
濕法清洗在現(xiàn)階段的微電子清洗工藝中還占據(jù)主導地位。但是從對環(huán)境的影響、原材料的消耗及未來發(fā)展上看,干法清洗要明顯優(yōu)于濕法清洗。
干法清洗有等離子清洗、紫外光清洗、激光清洗、干冰清洗等等。其中發(fā)展較快、優(yōu)勢明顯的就是等離子體清洗技術。目前,等離子體清洗已逐步在半導體制造、微電子封裝、塑料和陶瓷等表面活化、精密機械等行業(yè)開始普遍應用。其獨特的優(yōu)越性正逐步被國內各行業(yè)所認可。
等離子體清洗的機理
等離子體是部分電離的氣體,是物質常見的固體、液體、氣態(tài)以外的第四態(tài)。等離子體由電子、離子、自由基、光子以及其他中性粒子組成。由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子的存在,其本身很容易與固體表面發(fā)生反應。
等離子體清洗的機理,主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。就反應機理來看,等離子體清洗通常包括以下過程:無機氣體被激發(fā)為等離子態(tài);氣相物質被吸附在固體表面;被吸附基團與固體表面分子反應生成產物分子;產物分子解析形成氣相;反應殘余物脫離表面。
等離子體清洗技術的最大特點是不分處理對象的基材類型,均可進行處理,對金屬、半導體、氧化物和大多數(shù)高分子材料,如聚丙烯、聚脂、聚酞亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理,并可實現(xiàn)整體和局部以及復雜結構的清洗。
在封裝工藝中的應用舉例
在微電子封裝的生產過程中,由于指印、助焊劑、各種交叉污染、自然氧化等,器件和材料表面會形成各種沾污,包括有機物、環(huán)氧樹脂、光刻膠、焊料、金屬鹽等。這些沾污會明顯地影響封裝生產過程中的相關工藝質量。使用等離子體清洗可以很容易清除掉生產過程中所形成的這些分子水平的污染,保證工件表面原子與即將附著材料的原子之間緊密接觸,從而有效地提高引線鍵合強度,改善芯片粘接質量,減少封裝漏氣率,提高元器件的性能、成品率和可靠性。國內某單位在鋁絲鍵合前采用等離子體清洗后,鍵合成品率提高10%,鍵合強度一致性也有提高。
濕法清洗雖然在現(xiàn)有的微電子封裝生產中占據(jù)主要地位,但是其帶來的環(huán)境以及原料消耗問題不容忽視。而作為干法清洗中最有發(fā)展?jié)摿Φ牡入x子體清洗,則具有不分材料類型均可進行清洗、清洗質量好、對環(huán)境污染小等優(yōu)點。等離子體清洗技術在微電子封裝、半導體制造、光電行業(yè)、醫(yī)學行業(yè)等多領域中具有廣泛的應用,主要用于去除表面污物和表面刻蝕等,工藝的選擇取決于后序工藝對材料表面的要求、材料表面的原有特征、化學組成以及表面污染物性質。特別是將等離子體清洗引入微電子封裝中,能夠顯著改善封裝質量和可靠性。但是采用不同的工藝,對鍵合特性、引線框架的性能等的影響有很大差異。例如,對鋁鍵合區(qū)采用氫氫等離子體清洗一段時間后,鍵合區(qū)的粘接性能有明顯提高,但是過長的時間也會對鈍化層造成損害;對焊盤采用物理反應機制等離子體清洗會造成“二次污染”,反而降低了焊盤的表面特性;對銅引線框架采用兩種不同機制的等離子清洗,拉力測試的結果有很大差異。因此,選擇合適的清洗方式和清洗時間,對提高產品質量和可靠性至關重要。
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