隨著工業和消費類電子產品市場的發展，電子設備變得更加輕薄，更加緊湊，這種市場需求推動了微電子封裝的小型化，也對封裝的可靠性提出了相應的要求，高質量的封裝技術可以提高電子產品的壽命。封裝過程中的芯片粘結空隙、較低的引線鍵合強度、焊球分層或脫落等問題成為制約封裝可靠性的重要因素，必須在不破壞材料表面特性及電特性的前提下，有效地清除各種沾污。 目前已經廣泛應用的清洗方法主要有濕法清洗和干法清洗。濕法清洗的局限性非常大，從對環境的影響、原材料的消耗及未來的發展考慮，干法清洗要明顯優于濕法清洗。其中發展較快和優勢明顯的是等離子體清洗。等離子體是指電離氣體，是電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的集合體。清洗時高能電子碰撞反應氣體分子，使之離解或電離，利用產生的多種粒子轟擊被清洗表面或與被清洗表面發生化學反應，從而有效地清除各種污染物；還可以改善材料本身的表面性能，如提高表面的潤濕性能和改善膜的粘著力等，這在許多應用中都是非常重要的。經等離子清洗后器件表面是干燥的，不需要再處理，可以提高整個工藝流水線的處理效率；可以使操作者遠離有害溶劑的傷害；等離子可以深入到物體的微細孔眼和凹陷的內部完成 清洗，因此不需要過多考慮被清洗物件的形狀；還可以處理各種材質，尤其適合不耐熱以及不耐溶劑的 材質。這些優點，都使等離子體清洗得到廣泛關注。

目前，等離子清洗設備主要有批量式及在線式兩種。在線式等離子清洗采用自動的清洗方式， 適用于大規模的生產線，節省人工，降低勞動力成本，使清洗效率獲得極大的提高，優勢最為明顯。

東信高科在線等離子清洗機

在線式等離子清洗工藝的應用

芯片粘結前的在線式等離子清洗

芯片粘結中的空隙是封裝工藝中常見的問題，這是因為未經清洗處理的表面存在大量氧化物和有機污染物，會導致芯片粘結不完全，降低封裝的散 熱能力，給封裝的可靠性帶來極大的影響。 在芯片粘結前，采用O2、Ar和H 2的混合氣體進 行幾十秒的在線式等離子清洗，能夠去除器件表面 的有機氧化物和金屬氧化物，可以增加材料表面能， 促進粘結，減少空隙，極大地改善粘結的質量。

鍵合前的在線式等離子清洗

引線鍵合是芯片和外部封裝體之間互連最常見 和最有效的連接工藝，據統計，約有70%以上的 產品失效均由鍵合失效引起。這是因為焊盤上及厚 膜導體的雜質污染是引線鍵合可焊性和可靠性下降 的一個主要原因。包括芯片、劈刀和金絲等各個環 節均可造成污染。如不及時進行清洗處理而直接鍵 合，將造成虛焊、脫焊和鍵合強度偏低等缺陷。 采用Ar和H2的混合氣體進行幾十秒的在線式等離子清洗，可以使污染物反應生成易揮發的二氧化 碳和水。由于清洗時間短，在去除污染物的同時， 不會對鍵合區周圍的鈍化層造成損傷。因此，通過 在線式等離子清洗可以有效清除鍵合區的污染物， 提高鍵合區的粘結性能，增強鍵合強度，可以大大降低鍵合的失效率。

銅引線框架的在線式等離子清洗

引線框架作為封裝的主要結構材料，貫穿了整 個封裝過程，約占電路封裝體的80%，是用于連接內部芯片的接觸點和外部導線的薄板金屬框架。引 線框架所選材料的要求十分苛刻，必須具備導電性 高、導熱性能好、硬度較高、耐熱和耐腐蝕性能優良、可焊性好和成本低等特點。從現有的常用材料看，銅合金能夠滿足這些要求，被用作主要的引線框架材料。但是銅合金具有很高的親氧性，極易被氧化，而生成的氧化物又會使銅合金進一步氧化。 形成的氧化膜過厚時，會降低引線框架和封裝樹脂 之間的結合強度，造成封裝體發生分層和開裂現 象，降低封裝的可靠性。因此，解決銅引線框架的 氧化物失效問題對于提高電子封裝的可靠性起到至關重要的作用。 采用Ar和H2的混合氣體進行幾十秒的在線式等離子清洗，可以去除銅引線框架上的氧化物和有機 物，能夠達到改善表面性質，提高焊接、封裝和粘結可靠性的目的。

?塑料球柵陣列封裝前的在線式等離子清洗

塑料球柵陣列封裝技術又稱BGA，是球形焊點按陣列分布的封裝形式，適用于引腳數越來越多和引線間距越來越小的封裝工藝，被廣泛應用于封裝領域，但是BGA焊接后焊點的質量是BGA封裝器件失效的主要原因。這是因為焊接表面存在顆粒污染 物和有機氧化物，導致焊球分層和焊球脫落，嚴重影響BGA封裝的可靠性。 采用Ar和H2的混合氣體進行幾十秒的在線式等離子清洗，可以去除焊接表面的污染物，降低焊點失效的概率，提高封裝的可靠性。

隨著微電子封裝向小型化方向發展，表面清洗的要求越來越高，在線式等離子清洗的諸多優點， 將使它成為表面清洗工藝最好的選擇方案之一，作為最有發展潛力的清洗方式，將被應用于越來越多的領域。同時，在線式等離子清洗非常有利于環境保護，清洗后不會產生有害污染物，這在全球高度關注環保意識的情況下越發顯示出它的重要性。