等離子清洗去除無焊劑軟釬焊表面氧化物，提高焊料的潤濕鋪展性能

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：2023-03-13

微電子封裝是指通過芯片間的互連實現(xiàn)器件的功能，其中互連介質(zhì)為芯片或器件提供機械支撐、散熱、導電和防護等功能，在光電器件中還需要作為光傳導媒介。焊點以其優(yōu)異的散熱、導電和力學性能被廣泛應用于微電子封裝領(lǐng)域。焊點是通過熔化釬料在焊盤上的潤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和低表面能，阻礙了釬料的潤濕和鋪展。為了提高焊接性能，目前，軟釬焊焊點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，保護焊料不受氧化，同時降低液相釬料的表面能，進而保證焊料的潤濕鋪展，獲得良好的焊接效果[1]，然而，焊劑通常呈酸性，對器件或者芯片具有一定的腐蝕性，故焊劑殘留對器件的可靠性會產(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小，倒裝焊工藝后，焊劑難以完全清洗，進而被下填充料包裹，并造成可靠性隱患。因此，無焊劑軟釬焊技術(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表面的氧化層,提高焊接可靠性,但同時易產(chǎn)生焊劑殘留,形成空洞;若不采用焊劑,則氧化層無法去除,釬料難以在焊盤表面潤濕,也容易形成空洞。軟釬焊技術(shù)主要是通過釬料在焊盤上的潤濕和鋪展實現(xiàn)焊點的可靠互聯(lián)。焊料的潤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,進行表面活化,以增加鍵合強度。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)生的反應為物理反應,利用等離子轟擊被清潔表面去除污染物,但同時會使表面產(chǎn)生一定損傷;射頻等離子體發(fā)生的反應既有物理反應又有化學反應;微波等離子體發(fā)生的反應為化學反應,清潔力度較小。在功率電子產(chǎn)品中,既要保護清洗件不受損傷,又要保證一定的清潔力度,可采用射頻等離子進行清洗。即將等離子清洗與無釬劑焊接相結(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（由機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雜質(zhì)或者細小的顆粒，就會發(fā)生碰撞或產(chǎn)生化學與物理上的反應，從而生成能夠揮發(fā)的物質(zhì)，經(jīng)由機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雜結(jié)構(gòu)的清潔，尤其適用于半導體、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產(chǎn)生廢液。

本文由國產(chǎn)等離子清洗機廠家納恩科技整理編輯?。?！未經(jīng)等離子清洗的焊片表面，就會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，并且增強焊料的潤濕性。并且采用等離子清洗，不會造成焊劑污染。