一種複合等離子氣體清洗活化方法
2023-05-11 08:00:06
專利名稱：一種複合等離子氣體清洗活化方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片領域，尤其涉及半導體晶片封裝技術領域。
背景技術：
等離子體和固體、液體或氣體一樣，是物質的一種狀態，也叫做物質的第四態。對氣體施加足夠的能量使之離化便成為等離子狀態。等離子體的"活性"組分包括離子、電子、活性基團、激發態的核素(亞穩態)、光子等。等離子清洗器就是通過利用這些活性組分的性質來處理樣品表面，從而實現清潔、改性、光刻膠灰化等目的。通常的半導體封裝流程為晶片圓片切割；晶片鍵合在引線框架或者基板上；導線鍵合，使晶片和外部電路連接導通；環氧樹脂包覆晶片，晶片座，導線及導線連接的引線框架的內部引腳或基板上的焊墊；分割成單顆及外部引腳成型。環氧樹脂包封的主要作用是給其內部的晶片，導線及導線連接提供機械支撐，散熱，電氣絕緣，抵抗潮氣或酸鹼引起的腐蝕。環氧包封體是一個多種材料交叉的綜合體，存在環氧和多種材料的結合界面，如果界面的結合強度不夠，在惡劣情況下就會分層，產品的可靠性下降。特別是20世紀80年代以來，隨著表面貼裝技術的廣泛應用，一種比較嚴重的失效模式就是封裝體在客戶端進行表面貼裝SMT時，晶片封裝體從界面處開裂，界面處的導線鍵合受到分離應力作用容易開路而導致產品失效，界面處的晶片建立了與外界的潮氣通路，其失效機理就是由於有些工序中溫度比較高，界面所吸收的潮氣在高溫下體積迅速膨脹，產生的應力高於界面的結合力導致的開裂。為此JEDEC固態技術協會公布了針對SMT器件的潮氣敏感度的標準， 對此給了明確的潮氣敏感度定義、實驗方法、等級劃分。等離子處理也是一種較為常見的處理方法，通過等離子氣體衝擊塑封前的產品獲得清潔，活化的表面，通常對清潔表面的淺層汙染物或氧化較為有效，但是產生能增加粘結效果的活性基團功能比較弱，而且由於空氣中存在一些油氣等汙染物，其效果會隨處理後放置的時間衰減，通常不能超過12小時。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種複合等離子氣體清洗活化方法，其能夠提高晶片封裝中界面的結合強度，改善處理後的保存時間問題。為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案一種複合等離子氣體清洗活化方法，包括晶片切割，晶片貼裝，導線鍵合，其特徵在於導線鍵合後，先使用氬氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，再使用氮氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，然後進行後道封裝工序。作為本發明所述的複合等離子氣體清洗活化方法的一種優選方案抽真空使得腔體內真空度小於O. 25託，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標準立方釐米，氬氣處理完成後，通入氮氣，氮氣作用時，射頻波功率300+/-150瓦，作用時間30+/-20秒，氮氣的流量20+/-15標準立方釐米。作為本發明所述的複合等離子氣體清洗活化方法的一種優選方案完成等離子處理後的待處理材料在10000及100000級無塵環境下保存的時間小於4小時，在大氣中的時間控制在2小時之內，在氮氣櫃中保存時間小於14小時。作為本發明所述的複合等離子氣體清洗活化方法的一種優選方案抽真空使得腔體內真空度小於O. 23託，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在70-80度之間，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，射頻波功率480瓦，作用時間28秒，氬氣的流量24標準立方釐米,氬氣處理完成後,通入氮氣,氮氣作用時，射頻波功率280瓦，作用時間30秒，氮氣的流量22標準立方釐米。本文中「待處理材料」，指半導體晶片在環氧樹脂包封前的半成品，如引線框架類，主要包含引線框架，連接導線，晶片JnPCB基板類，主要包含PCB基板，連接導線，晶片。可以根據具體工藝需要選擇等離子處理的區域與助粘處理的區域。目前，一般的等離子清洗工藝，其粘結力加強的效果僅僅體現在抵抗後續工藝，如，電鍍、切筋成型、切割中的應力，而不能達到降低潮氣等級的效果；並且存放的時間有限，一般為12小時以內。本發明，由於採取兩·種氣體衝擊表面，能達到更好的去除有表面機汙染物，活化材料表面的目的。採用本發明有益的技術效果能夠進一步提高環氧樹脂等包覆材料與引線框架、PCB基板、晶片、導線所形成的多個關鍵界面的結合強度，有效防止工藝過程中分層、開裂的出現，避免工藝過程中不必要的全檢和次品。
具體實施例方式實施例1 :對引線框架類產品實施處理。複合等離子氣體清洗活化方法，包括晶片切割，晶片貼裝，導線鍵合，導線鍵合後，先使用氬氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，再使用氮氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，然後進行後道封裝工序。將待處理材料的表面暴露在等離子體入射範圍內，連接真空泵抽真空，抽真空使得腔體內真空度小於O. 25託，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標準立方釐米，氬氣處理完成後，通入氮氣，氮氣作用時，射頻波功率300+/-150瓦，作用時間30+/-20秒，氮氣的流量20+/-15標準立方釐米。試驗過程中對氬氣的處理效果以清潔度指數為標準，在450瓦功率附近的參數結果為最優。氮氣處理和表面粗糙度相關，以峰點與谷點的高度差表示，在430瓦功率附近的參數結果為最優。完成等離子處理後的材料可以暴露在大氣中的時間控制小於I小時，10，000及100，000級無塵環境下保存的時間小於2小時，氮氣櫃中保存時間小於10小時。暴露的時間控制與表面活性隨時間下降特性相關，氮氣櫃無塵及低溼氣環境能減緩下降趨勢，延長儲存時間。普通流程的產品，潮氣等級為JEDEC MSL3，需要使用防潮包裝。包裝前去潮烘烤25小時，真空包裝，真空袋需要放置潮氣檢測卡，開封後必須在168小時內用完。採用本實施例處理後的產品，潮氣等級為JEDEC MSL2，達到非潮氣敏感性要求，可以存放的有效期為半年。採用本實施例處理後的產品，MSL2測試後界面處無分層，無電性能失效，冷熱循環，-65攝氏度至140攝氏度，可以耐受580次循環無導線脫離或斷開。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種複合等離子氣體清洗活化方法，包括晶片切割，晶片貼裝，導線鍵合，其特徵在於導線鍵合後，先使用氬氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，再使用氮氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，然後進行後道封裝工序。
2.根據權利要求1所述的複合等離子氣體清洗活化方法，其特徵在於抽真空使得腔體內真空度小於O. 25託，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標準立方釐米，氬氣處理完成後，通入氮氣，氮氣作用時，射頻波功率300+/-150瓦，作用時間30+/-20秒，氮氣的流量20+/-15標準立方釐米。
3.根據權利要求1所述的複合等離子氣體清洗活化方法，其特徵在於完成等離子處理後的待處理材料在10000及100000級無塵環境下保存的時間小於4小時，在大氣中的時間控制在2小時之內，在氮氣櫃中保存時間小於14小時。
4.根據權利要求1所述的複合等離子氣體清洗活化方法，其特徵在於抽真空使得腔體內真空度小於O. 23託，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在70-80度之間，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，射頻波功率480瓦，作用時間28秒,氬氣的流量24標準立方釐米,氬氣處理完成後,通入氮氣,氮氣作用時，射頻波功率280瓦，作用時間30秒，氮氣的流量22標準立方釐米。
全文摘要
本發明公開了一種複合等離子氣體清洗活化方法，包括晶片切割，晶片貼裝，導線鍵合，其特徵在於導線鍵合後，先使用氬氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，再使用氮氣對引線框架類產品的引線框架，連接導線，晶片或者PCB基板類產品的PCB基板，連接導線，晶片進行等離子處理，然後進行後道封裝工序。其能夠提高晶片封裝中界面的結合強度，一定程度上防止工藝過程中分層、開裂等問題。
文檔編號H01L21/02GK103065930SQ201110322169
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者不公告發明人 申請人:無錫世一電力機械設備有限公司