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       半導體封裝等離子清洗

    半導體封裝

    封裝工藝直接影響引線框架芯片產品的成品率,而在整個封裝工藝環節中出現問題的最大來源就是芯片與引線框架上的顆粒污染物、氧化物及環氧樹脂等污染物。針對這些不同污染物出現環節的不同,在不同的工序前可增加不同的等離子清洗工藝,其應用一般分布在點膠前、引線鍵合前、塑封前等。

    引線鍵合(Wire Bonding)前的等離子清洗

    目前,芯片和引線框架或是基板之間相連通的最常用也是最有效的工藝技術是引線鍵合,據失效統計分析,引線鍵合失效模式約占有70%以上的產品全部失效模式。引線鍵合可焊性和可靠性下降的主要原因即是焊盤表面或引線框架表面存有的污染物,而且芯片表面、鍵合用劈刀和焊線等各個因素都有可能附著污染物,若未經等離子清洗而直接鍵合,會導致焊線品質問題,如虛焊、脫焊或者引線鍵合強度偏低等。采用氬、氫適當比例的混合氣體進行快速等離子清洗清洗,發生化學還原反應,可以促使污染物反應生成無污染的二氧化碳和水。并且清洗時間短,不會損傷鍵合區以外的鈍化膜表面。引線鍵合工藝前,經過等離了清洗,可有效去除前工序的殘留污染物,大大提高引線鍵合工序的良品率,有效降低失效幾率。

    芯片粘片(Die Attach)前的等離子清洗

    通常待清洗產品表面會存有不少氧化物或是有機污染物,如果直接粘片會導致芯片粘結不完全,產生空隙不良(Void fail),封裝后產品的散熱能力也會降低,嚴重影響芯片封裝可靠性。因此,在芯片粘結前,采用氧氣、氬氣或是氫氣的混合氣體進行快速等離子清洗,目的是去除芯片表面的有機物和其它污染物,可有效增強產品表面活性和粘結能力,降低空隙不良,從而提升粘片工藝的可靠性和穩定性。

    銅引線框架塑封(Molding)前的等離子清洗

    引線框架所選原材料必須具備高導電性、良好的導熱性、高硬度、良好的耐熱和耐腐蝕性能、可鍵合性能好和低成本等特點,要求極為苛刻。目前常用材料中,銅合金材料制作的引線框架是最符合使用要求的,適合作為主要的引線框架材料。銅引線框架作為塑封料封裝的主要原材料,從封裝最開始工藝一直到塑封結束,占到芯片封裝全部材料的80%以上,用來連通芯片內部觸點與外部焊線的金屬材質框架。但銅合金材料具有如下缺點:親氧性極強,容易被氧化,生成的氧化物還會再次污染銅合金產品表面。若氧化膜太厚,會導致引線框架和封裝塑封料的粘貼強度大大降低,封裝芯片容易發生分層甚至開裂現象,封裝的良品率會大大降低。因此,通過采用氬、氫混合氣體進行快速的等離子清洗技術處理來解決銅引線框架的氧化問題,可以去除銅引線框架上的氧化物和有機污染物,能夠達到改善產品表面粗糙度和粘附性,提高鍵合、粘片和塑封工序的可靠性。

    球柵陣列封裝前的等離子清洗

    焊球陣列封裝技術又稱BGA(Ball Grid Array)封裝技術,常常被用于多引腳數和引線間距超小的封裝工藝,其封裝形式是錫球焊點按陣列排布,通常被用于記憶芯片(DRAM)封裝領域。鍵合產品表面若存有顆粒污染物或是有機污染物,而且未使用等離子清洗,直接鍵合會產生球焊分層甚至脫離基板表面的現象,嚴重影響BGA芯片封裝的可靠性與穩定性。采用氬、氫氣適當比例的混合氣體進行快速的等離子體清洗,可以有效去除焊盤表面的污染物,提升鍵合工序的良品率。

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