等離子清洗機不同頻率的清洗效果
常用等離子體激發頻率有3種:
激發頻率為40kHz的等離子體為超聲等離子體,13.56MHz的等離子體為射頻等離子體,2.45GHz的等離子體為微波等離子體。其中,射頻等離子是通過施加射 頻范圍內的交流電壓產生輝光放電,激發通入的氣體,使其成為等離子體;微波等離子是通過微波高能電磁場激發通入的氣體,使其成為等離子體。

等離子設備分別對銅引線框、芯片進行清洗,對比清洗效果。
通過清洗前后水滴角度對比發現射頻等離子清洗后的水滴角最小,直流等離子清洗后的水滴角最大,說明射頻等離子對引線框基島的清洗活化效果要好于直流等離子清洗和微波等離子清洗,這是由于RF射頻清洗時物理和化學反應同時作用,將引線框表面的有機物沾污及金屬氧化物去除得更徹底。

不同頻率處理后接觸角對比
利用俄歇電子能譜儀(AES),通過對比清洗前后清洗物表面的元素含量也可以確認清洗效果。完成芯片貼裝及回流清洗后,鍵合前使用不同等離子進行清洗,然后測量對比芯片焊盤元素的變化對芯片金屬焊盤(鍍鎳金,NiAu,Ni層厚度1um,Au層厚度2.5um)清洗 前后的元素含量變化情況;對比發現,經過等離子清洗后,銅、鎳、氧、碳、硫含量有明顯的減少,說明三種類型等離子清洗都有較好的清洗效果,射頻等離子清洗的效果最好,對銅、鎳去除效果最好,也間接證實物理轟擊和化學反應共同作用的射頻等離子的清洗能力最強。

射頻等離子清洗前后
用掃描電子顯微鏡(SEM)在20000倍下觀察對比清洗前后的芯片表面情況,發現清洗后的芯片表面(氮化硅鈍化層,Si3N4)明顯發生變化,清洗后的芯片表面明顯比清洗前粗糙,經過射頻等離子清洗后的芯片表面比直流等離子和微波等離子清洗的芯片表面要更粗糙.

不同等離子清洗前后表面對比
使用原子力顯微鏡(AFM)測量清洗前后芯片表面的粗糙度尺。,對比清洗前后芯片表面的R。發現,經過射頻等離子清洗后的芯片表面的粗糙度明顯大于直流等離子和微波等離子清洗后的芯片表面粗糙度,而微波等離子清洗后的芯片表面粗糙度最小,而且粗糙度更集中.

同等離子清洗前后表面粗糙度對比
小結
通過3種不同類型的等離子清洗對比,發現不同類型的等離子清洗效果不同,其中射頻等離子清洗后的物體,水滴角、金屬離子的去除、表面粗糙度都要好于直流和微波等離子清洗。微波等離子清洗對于倒裝底部填充工藝要比直流和射頻等離子清洗效果好;射頻等離子清洗對鍵合的焊接性能提升有最大的幫助;直流等離子清洗能夠更好地加強模塑料和基板之間的結合力。對不同類型等離子清洗不同封裝工藝的影響進行對比,所得結果對等離子清洗工藝理解和封裝工藝中等離子清洗類型的選擇提供了較好的參考。