本文主要論述了等離子清洗機對塑封焊球陣列(PBGA)的清洗工藝評定。通過射頻等離子清洗機,研究了不同RF功率和料盤對樣品的接觸角、清洗一致性及粘附性的影響,
從而得最佳的等離子清洗工藝參數。
等離子清洗系統特征
RF等離子工藝特征中,工作溫度設置為恒定在25°C,在腔體內裝載一條兩層的PBGA基板。
下圖表示出了在RF系統特征中的真值表。使用液態接觸角來鑒定等離子清洗的效率。固體基板的表面能量越高,潤濕性越好,表面接觸角將越小。
使用掃描電子顯微鏡(SEM)可檢查等離子清洗機清洗對基板表面的影響,下圖示出了等離子清洗前后表面潔凈度狀況。(比例:10K)
料盤結構對等離子清洗工藝的影響
PBGA裝配中通常使用標準料盤,然而典型料盤結構通常阻擋等離子體有效地進入樣品表面,從而降低清洗效果,清洗效果也依賴料盤填料。
為了增強RF等離子系統清洗效果,要采用專門設計的多孔式料盤。
PLUTO-M等離子清洗機
等離子清洗一致性判定
等離子清洗一致性是很重要的, 有助于獲得封裝組裝工藝方面的高質量控制。然而, 由于不同系統的寄生性清洗機理,接觸角值通常從條帶到條帶改變對工藝工程師而言,
不惜一切代價確保清洗一致性是關鍵的。對RF等離子系統使用多孔式料盤對隨后的組裝工藝而言, 具有小于30°接觸角是合格的。
在清洗一致性評定中,使所有的料盤都是半填料。對RF系統,把一個料盤放在頂盤上,另一個放在箱的較低盤中;針對微波系統,一個料盤位于等離子入口附件,另一個位
于等離子出口附件。評定結果如下表所示,結果表明通過采用RF等離子系統的多孔式料盤和微波等離子系統的標準料盤,能夠獲得一致性的清洗結果。
等離子清洗對界面黏附強度的影響
雖然證明RF等離子清洗可顯著地提高楔形壓焊拉力強度,但是等離子清洗的結果的確與很多別的因素如較厚的鍍金層及壓焊參數有關。評定結果表明,等離子清洗對芯片
拉力試驗的影響是不大的, 在免清洗部件和經受等離子清洗部件之間, 壓焊強度沒有顯著的差異, 這有助于形成芯片和基板之間的高私附強度。
結論
使用不同的等離子清洗系統的特點及等離子清洗工藝,會影響封裝的完整性。
評定結果說明,等離子清洗工藝有助于除去封裝元件表面上的有機雜質,諸如焊料阻擋層和芯片表面。
再者,兩種等離子清洗系統能夠獲得良好的清洗效果,微波清洗系統產生更好的效果,工藝周期快,成本低。