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由于微納米器件容易受到外部環(huán)境的損害,如濕氣、灰塵、機(jī)械振動等,需要對芯片后續(xù)進(jìn)行封裝,以提供連接和散熱功能,并保護(hù)芯片免受外部因素的影響,其工藝流程如下:

圖1 封裝工藝流程

粘片是指將芯片牢固地連接到選定的封裝結(jié)構(gòu),使得電連接、散熱和機(jī)械支持等方面都能夠正常運(yùn)作。

粘片完成后,需要利用金屬線將芯片上預(yù)留的焊盤與電路板連接,為芯片提供電信號的輸入和輸出,這一步被稱為引線鍵合或者壓焊。引線是影響器件可靠性穩(wěn)定性的重要因素,合適的金屬線材應(yīng)該具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、很好的導(dǎo)電性及導(dǎo)電性、結(jié)合力強(qiáng)的特點(diǎn)。常用的引線材料有金和鋁。

提高壓焊工藝穩(wěn)定性的一個重要方法是使用等離子清洗,在進(jìn)行清洗去污的同時,還能改變材料本身的表面性能,如提高表面的潤濕性能,改善不同材料間的附著力等,使結(jié)合面更加牢固。

等離子清洗

(1) 等離子清洗作用

等離子是正離子和電子密度大致相同的電離氣體,等離子清洗機(jī)通過對氬氣進(jìn)行電離,產(chǎn)生的等離子體通過電磁場加速,擊打在鍍銀層及芯片鋁墊表面,可以有效的去除鍍銀層表面及鋁墊表面的有機(jī)物、環(huán)氧樹脂、氧化物、微顆粒物等沾污物,有效的提高鍍銀層表面及鋁墊表面的活性,從而有利于壓焊的鍵合。

(2) 等離子清洗方法

采用Ar和H2的混合氣體對引線框架表面進(jìn)行等離子清洗,可以有效的去除表面的雜質(zhì)沾污、氧化層等,從而提高銀原子和銅原子活性,大幅提高焊線與引線框架的結(jié)合強(qiáng)度,提高產(chǎn)品良率,在實(shí)際生產(chǎn)中,等離子清洗已成為銅線工藝的必須工序。

(3) 驗(yàn)證等離子清洗對壓焊工藝的影響

如表1所示,我們在相同工藝條件下,一組在上芯固化后不進(jìn)行等離子清洗,一組在上芯固化后采用Ar和H2的混合氣體進(jìn)行等離子清洗。焊線結(jié)束后,兩組樣品進(jìn)行推球值測量,并得到一組對比數(shù)據(jù)。

表1等離子清洗對推球值的影響

表1測量結(jié)果顯示,等離子清洗對提高焊點(diǎn)推球值影響力顯著,其數(shù)值相比未清洗組提高了10%左右。測試結(jié)論意味著,等離子清洗能有效提高鍵合質(zhì)量,提高封裝良率。