等离子清洗机不同频率的清洗效果
常用等离子体激发频率有3种:
激发频率为40kHz的等离子体为超声等离子体,13.56MHz的等离子体为射频等离子体,2.45GHz的等离子体为微波等离子体。其中,射频等离子是通过施加射 频范围内的交流电压产生辉光放电,激发通入的气体,使其成为等离子体;微波等离子是通过微波高能电磁场激发通入的气体,使其成为等离子体。
等离子设备分别对铜引线框、芯片进行清洗,对比清洗效果。
通过清洗前后水滴角度对比发现射频等离子清洗后的水滴角最小,直流等离子清洗后的水滴角最大,说明射频等离子对引线框基岛的清洗活化效果要好于直流等离子清洗和微波等离子清洗,这是由于RF射频清洗时物理和化学反应同时作用,将引线框表面的有机物沾污及金属氧化物去除得更彻底。
不同频率处理后接触角对比
利用俄歇电子能谱仪(AES),通过对比清洗前后清洗物表面的元素含量也可以确认清洗效果。完成芯片贴装及回流清洗后,键合前使用不同等离子进行清洗,然后测量对比芯片焊盘元素的变化对芯片金属焊盘(镀镍金,NiAu,Ni层厚度1um,Au层厚度2.5um)清洗 前后的元素含量变化情况;对比发现,经过等离子清洗后,铜、镍、氧、碳、硫含量有明显的减少,说明三种类型等离子清洗都有较好的清洗效果,射频等离子清洗的效果最好,对铜、镍去除效果最好,也间接证实物理轰击和化学反应共同作用的射频等离子的清洗能力最强。
射频等离子清洗前后
用扫描电子显微镜(SEM)在20000倍下观察对比清洗前后的芯片表面情况,发现清洗后的芯片表面(氮化硅钝化层,Si3N4)明显发生变化,清洗后的芯片表面明显比清洗前粗糙,经过射频等离子清洗后的芯片表面比直流等离子和微波等离子清洗的芯片表面要更粗糙.
不同等离子清洗前后表面对比
使用原子力显微镜(AFM)测量清洗前后芯片表面的粗糙度尺。,对比清洗前后芯片表面的R。发现,经过射频等离子清洗后的芯片表面的粗糙度明显大于直流等离子和微波等离子清洗后的芯片表面粗糙度,而微波等离子清洗后的芯片表面粗糙度最小,而且粗糙度更集中.
同等离子清洗前后表面粗糙度对比
小结
通过3种不同类型的等离子清洗对比,发现不同类型的等离子清洗效果不同,其中射频等离子清洗后的物体,水滴角、金属离子的去除、表面粗糙度都要好于直流和微波等离子清洗。微波等离子清洗对于倒装底部填充工艺要比直流和射频等离子清洗效果好;射频等离子清洗对键合的焊接性能提升有最大的帮助;直流等离子清洗能够更好地加强模塑料和基板之间的结合力。对不同类型等离子清洗不同封装工艺的影响进行对比,所得结果对等离子清洗工艺理解和封装工艺中等离子清洗类型的选择提供了较好的参考。