半導體行業(yè)
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                       半導體封裝等離子清洗

                    半導體封裝

                    封裝工藝直接影響引線(xiàn)框架芯片產(chǎn)品的成品率,而在整個(gè)封裝工藝環(huán)節中出現問(wèn)題的最大來(lái)源就是芯片與引線(xiàn)框架上的顆粒污染物、氧化物及環(huán)氧樹(shù)脂等污染物。針對這些不同污染物出現環(huán)節的不同,在不同的工序前可增加不同的等離子清洗工藝,其應用一般分布在點(diǎn)膠前、引線(xiàn)鍵合前、塑封前等。

                    引線(xiàn)鍵合(Wire Bonding)前的等離子清洗

                    目前,芯片和引線(xiàn)框架或是基板之間相連通的最常用也是最有效的工藝技術(shù)是引線(xiàn)鍵合,據失效統計分析,引線(xiàn)鍵合失效模式約占有70%以上的產(chǎn)品全部失效模式。引線(xiàn)鍵合可焊性和可靠性下降的主要原因即是焊盤(pán)表面或引線(xiàn)框架表面存有的污染物,而且芯片表面、鍵合用劈刀和焊線(xiàn)等各個(gè)因素都有可能附著(zhù)污染物,若未經(jīng)等離子清洗而直接鍵合,會(huì )導致焊線(xiàn)品質(zhì)問(wèn)題,如虛焊、脫焊或者引線(xiàn)鍵合強度偏低等。采用氬、氫適當比例的混合氣體進(jìn)行快速等離子清洗清洗,發(fā)生化學(xué)還原反應,可以促使污染物反應生成無(wú)污染的二氧化碳和水。并且清洗時(shí)間短,不會(huì )損傷鍵合區以外的鈍化膜表面。引線(xiàn)鍵合工藝前,經(jīng)過(guò)等離了清洗,可有效去除前工序的殘留污染物,大大提高引線(xiàn)鍵合工序的良品率,有效降低失效幾率。

                    芯片粘片(Die Attach)前的等離子清洗

                    通常待清洗產(chǎn)品表面會(huì )存有不少氧化物或是有機污染物,如果直接粘片會(huì )導致芯片粘結不完全,產(chǎn)生空隙不良(Void fail),封裝后產(chǎn)品的散熱能力也會(huì )降低,嚴重影響芯片封裝可靠性。因此,在芯片粘結前,采用氧氣、氬氣或是氫氣的混合氣體進(jìn)行快速等離子清洗,目的是去除芯片表面的有機物和其它污染物,可有效增強產(chǎn)品表面活性和粘結能力,降低空隙不良,從而提升粘片工藝的可靠性和穩定性。

                    銅引線(xiàn)框架塑封(Molding)前的等離子清洗

                    引線(xiàn)框架所選原材料必須具備高導電性、良好的導熱性、高硬度、良好的耐熱和耐腐蝕性能、可鍵合性能好和低成本等特點(diǎn),要求極為苛刻。目前常用材料中,銅合金材料制作的引線(xiàn)框架是最符合使用要求的,適合作為主要的引線(xiàn)框架材料。銅引線(xiàn)框架作為塑封料封裝的主要原材料,從封裝最開(kāi)始工藝一直到塑封結束,占到芯片封裝全部材料的80%以上,用來(lái)連通芯片內部觸點(diǎn)與外部焊線(xiàn)的金屬材質(zhì)框架。但銅合金材料具有如下缺點(diǎn):親氧性極強,容易被氧化,生成的氧化物還會(huì )再次污染銅合金產(chǎn)品表面。若氧化膜太厚,會(huì )導致引線(xiàn)框架和封裝塑封料的粘貼強度大大降低,封裝芯片容易發(fā)生分層甚至開(kāi)裂現象,封裝的良品率會(huì )大大降低。因此,通過(guò)采用氬、氫混合氣體進(jìn)行快速的等離子清洗技術(shù)處理來(lái)解決銅引線(xiàn)框架的氧化問(wèn)題,可以去除銅引線(xiàn)框架上的氧化物和有機污染物,能夠達到改善產(chǎn)品表面粗糙度和粘附性,提高鍵合、粘片和塑封工序的可靠性。

                    球柵陣列封裝前的等離子清洗

                    焊球陣列封裝技術(shù)又稱(chēng)BGA(Ball Grid Array)封裝技術(shù),常常被用于多引腳數和引線(xiàn)間距超小的封裝工藝,其封裝形式是錫球焊點(diǎn)按陣列排布,通常被用于記憶芯片(DRAM)封裝領(lǐng)域。鍵合產(chǎn)品表面若存有顆粒污染物或是有機污染物,而且未使用等離子清洗,直接鍵合會(huì )產(chǎn)生球焊分層甚至脫離基板表面的現象,嚴重影響B(tài)GA芯片封裝的可靠性與穩定性。采用氬、氫氣適當比例的混合氣體進(jìn)行快速的等離子體清洗,可以有效去除焊盤(pán)表面的污染物,提升鍵合工序的良品率。

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