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等離子清洗機(jī)在芯片焊盤活化與鍵合強(qiáng)度提升的應(yīng)用
2025.04.14
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隨著芯片制造工藝向微型化、高集成度方向發(fā)展,焊盤尺寸持續(xù)縮小,對(duì)表面潔凈度和鍵合性能的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。傳統(tǒng)濕法清洗存在化學(xué)殘留、微裂紋損傷等問題,難以滿足先進(jìn)封裝需求。等離子清洗機(jī)技術(shù)憑借其非接觸式處理、環(huán)保高效等優(yōu)勢(shì),成為芯片焊盤表面處理的核心方案。

等離子清洗對(duì)焊盤性能的影響

(一)表面潤(rùn)濕性改善

焊盤表面污染物會(huì)阻礙焊料潤(rùn)濕,導(dǎo)致空洞和分層。等離子清洗可顯著降低接觸角,例如:未經(jīng)處理的焊盤接觸角為64°,經(jīng)氧氣等離子清洗后降至15°,表明表面能大幅提升,有利于焊料均勻鋪展。

(二)鍵合強(qiáng)度增強(qiáng)

焊盤表面活化后,金屬原子擴(kuò)散速率加快,形成更強(qiáng)的冶金結(jié)合。實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)過等離子清洗的銅引線框架鍵合拉力強(qiáng)度從25g提升至32g,增幅達(dá)28%,且拉力均勻性提高30%以上。

(三)工藝兼容性提升

等離子清洗可穿透微米級(jí)孔洞,清除焊盤邊緣的氟污染和金屬鹽,降低后續(xù)電鍍或焊料沉積的缺陷率。例如,在晶圓凸點(diǎn)(Bumping)工藝中,等離子清洗可使凸點(diǎn)塌陷率降低40%。

四、工藝參數(shù)優(yōu)化

(一)氣體選擇
  • Ar:物理轟擊為主,適用于去除無機(jī)污染物,但可能引入過量腐蝕。

  • O?:化學(xué)氧化作用強(qiáng),可快速去除有機(jī)物,但需控制清洗時(shí)間以避免表面氧化。

  • H?:還原金屬氧化物,適用于銅、錫等焊盤表面處理。

(二)射頻功率與時(shí)間
  • 射頻功率增加可提升等離子體能量,但過高的功率會(huì)導(dǎo)致表面溫度升高,引發(fā)材料損傷。

  • 清洗時(shí)間需與功率匹配,例如在13.56MHz射頻頻率下,清洗時(shí)間通常控制在30-120秒。

(三)氣體流量

氣體流量影響等離子體密度和均勻性。例如,在Ar/H?混合氣體(比例1:4)中,總流量需根據(jù)腔體體積調(diào)整,以確保等離子體覆蓋整個(gè)焊盤表面。

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