在芯片封裝生產(chǎn)中，等離子體清洗工藝的選擇取決于后續(xù)工藝對(duì)材料表面的要求、材料表面的原有特征、化學(xué)組成以及表面污染物性質(zhì)等，半導(dǎo)體后部生產(chǎn)工序中，由于指印、助焊劑、焊料、劃痕、沾污、微塵、樹脂殘跡、自熱氧化、有(機(jī))物等，在器件和材料表面形成各種沾污，這些沾污會(huì)明(顯)地影響封裝生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量，利用等離子體清洗技術(shù)，能夠很容易清(除)掉生產(chǎn)過程中形成的這些分子水平的污染，從而顯著地改善封裝的可制造性、可靠性及成品率。下面講講在這四種工藝的應(yīng)用情況。
      1.優(yōu)化引線鍵合
      在芯片、微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS封裝中，基板、基座與芯片之間有大量的引線鍵合，引線鍵合仍然是實(shí)現(xiàn)芯片焊盤與外引線連接的重要方式，如何提高引線鍵合強(qiáng)度一直是行業(yè)研究的問題。射頻驅(qū)動(dòng)的低壓等離子體清洗技術(shù)是一種有效的、低成本的清潔方法，能夠有效地去除基材表面可能存在的污染物，例如氟化物、鎳的氫氧化物、有(機(jī))溶劑殘留、環(huán)氧樹脂的溢出物、材料的氧化層，等離子體清洗一下再鍵合，會(huì)顯著提高鍵合強(qiáng)度和鍵合引線拉力的均勻性，它對(duì)提高引線鍵合強(qiáng)度作用很大。在引線鍵合之前，氣體等離子體技術(shù)可以用來清洗芯片接點(diǎn)，改善結(jié)合強(qiáng)度及成品率，表3示出一例改善的拉力強(qiáng)度對(duì)比，采用氧氣及氬氣的等離子體清洗工藝，在維持高工序能力指數(shù)Cpk值的同時(shí)能有效改善拉力強(qiáng)度。據(jù)資料介紹，研究等離子體清洗的效能時(shí)，不同公司的不同產(chǎn)品類型在鍵合前采用等離子體清洗，增加鍵合引線拉力強(qiáng)度的幅度大小不等，但對(duì)提高器件的可靠性而言都很有好處。

      用Ar等離子體，將樣品置放在地極板，當(dāng)射頻功率為200W～600W、氣體壓力為100mT～120mT或140mT～180mT時(shí)，清洗10min～15min，能獲得很好的清洗效(果)和鍵合強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)用直徑25μm金絲鍵合引線，當(dāng)采用等離子清洗后，其平均鍵合強(qiáng)度可提高到6.6gf以上。
      2.倒裝焊接前的清洗
      在芯片倒裝封裝方面，對(duì)芯片和載體進(jìn)行等離子體清洗，提高其表面活性以后再進(jìn)行倒裝焊，可以有效地防止或減少空洞，提高黏附性。另一特點(diǎn)是提高填料邊緣高度，改善封裝的機(jī)械強(qiáng)度，降(低)因材料間不同的熱膨脹系數(shù)而在界面間形成的剪切應(yīng)力，提高產(chǎn)品可靠性和壽命。
      3.芯片粘結(jié)的清洗
      等離子體表面清洗可用于芯片粘結(jié)之前的處理，由于未處理材料表明普遍的疏水性和惰性，其表面粘結(jié)性能通常很差，粘結(jié)過程中很容易在界面產(chǎn)生空洞。活(化)后的表面能改善環(huán)氧樹脂等高分子材料在表面的流動(dòng)性能，提供良好的接觸表面和芯片粘結(jié)浸潤(rùn)性，可有效防止或減少空洞形成，改善熱傳導(dǎo)能力。清洗常用的表面活(化)工藝是通過氧氣、氮?dú)饣蛩鼈兊幕旌蠚獾入x子體來完成的。微波半導(dǎo)體器件在燒結(jié)前采用等離子體清洗管座，對(duì)保證燒結(jié)質(zhì)量十(分)有效。
      4.引線框架的清洗
      引線框架在當(dāng)今的塑封中仍占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額，其主要采用導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、加工性能良好的銅合金材料制作引線框架。但銅的氧化物及其他一些污染物會(huì)造成模塑料與銅引線框架分層，并影響芯片粘接和引線鍵合質(zhì)量，確保引線框架清潔是保證封裝可靠性的關(guān)鍵。研究表明，采用氫氬混合氣體，激發(fā)頻率13.56MHz，能夠有效地去除引線框架金屬層上的污染物，氫等離子體能夠去除氧化物，而氬通過離子化能夠促進(jìn)氫等離子體數(shù)量的增加。
      5.管座管帽的清洗
      管座管帽若存放時(shí)間較長(zhǎng)，表面會(huì)有陳跡且可能有污染，先對(duì)管座管帽進(jìn)行等離子體清洗，去除污染，然后封帽，可顯著提高封帽合格率。陶瓷封裝通常使用金屬漿料印制線作鍵合區(qū)、蓋板密閉區(qū)。在這些材料的表面電鍍Ni、Au前，采用等離子清洗，去掉有(機(jī))物沾污，提高鍍層質(zhì)量。
      在微電子、光電子、MEMS封裝方面，等離子技術(shù)正廣泛應(yīng)用于封裝材料清洗及活(化)，對(duì)解決電子元器件存在的表面沾污、界面狀態(tài)不穩(wěn)定、燒結(jié)及鍵合不良等缺陷隱患，提(升)質(zhì)量管理和工序控制能力具有可操作性的積極作用，改善材料表面特性，提高封裝產(chǎn)品性能，需要選擇合適的清洗方式和清洗時(shí)間，對(duì)提高封裝質(zhì)量和可靠性極為重要。