随着芯片制造工艺向微型化、高集成度方向发展,焊盘尺寸持续缩小,对表面洁净度和键合性能的要求愈发严苛。传统湿法清洗存在化学残留、微裂纹损伤等问题,难以满足先进封装需求。等离子清洗机技术凭借其非接触式处理、环保高效等优势,成为芯片焊盘表面处理的核心方案。
焊盘表面污染物会阻碍焊料润湿,导致空洞和分层。等离子清洗可显著降低接触角,例如:未经处理的焊盘接触角为64°,经氧气等离子清洗后降至15°,表明表面能大幅提升,有利于焊料均匀铺展。
焊盘表面活化后,金属原子扩散速率加快,形成更强的冶金结合。实验表明,经过等离子清洗的铜引线框架键合拉力强度从25g提升至32g,增幅达28%,且拉力均匀性提高30%以上。
等离子清洗可穿透微米级孔洞,清除焊盘边缘的氟污染和金属盐,降低后续电镀或焊料沉积的缺陷率。例如,在晶圆凸点(Bumping)工艺中,等离子清洗可使凸点塌陷率降低40%。
Ar:物理轰击为主,适用于去除无机污染物,但可能引入过量腐蚀。
O₂:化学氧化作用强,可快速去除有机物,但需控制清洗时间以避免表面氧化。
H₂:还原金属氧化物,适用于铜、锡等焊盘表面处理。
射频功率增加可提升等离子体能量,但过高的功率会导致表面温度升高,引发材料损伤。
清洗时间需与功率匹配,例如在13.56MHz射频频率下,清洗时间通常控制在30-120秒。
气体流量影响等离子体密度和均匀性。例如,在Ar/H₂混合气体(比例1:4)中,总流量需根据腔体体积调整,以确保等离子体覆盖整个焊盘表面。
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