等離子體應(yīng)用及原理

等離子體應(yīng)用及原理何為等離子體由電子、離子、自由基、光子以及其他中性粒子組成。由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子的存在，其本身很簡(jiǎn)潔與固體外表發(fā)生反響。等離子體清洗等離子體清洗又名干法清洗.類：濕法清洗和干法清洗。的消耗及將來(lái)進(jìn)展上看，干法清洗要明顯優(yōu)于濕法清洗。微電子封裝、周密機(jī)械等行業(yè)開(kāi)頭普遍應(yīng)用。等離子體清洗在行業(yè)中的應(yīng)用金屬外表去油及清潔金屬外表常常會(huì)有油脂、油污等有機(jī)物及氧化層，在進(jìn)展濺射、油漆、粘合、健合、焊接、銅焊和PVD、CVD涂覆前，需要用等離子處理來(lái)得到完全干凈和無(wú)氧化層的外表。在這種狀況下的等離子處理睬產(chǎn)生以下效果：灰化外表有機(jī)層外表會(huì)受到化學(xué)轟擊〔氧以以下圖〕在真空和瞬時(shí)高溫狀態(tài)下，污染物局部蒸發(fā)污染物在高能量離子的沖擊下被擊碎并被真空帶出紫外輻射破壞污染物由于等離子處理每秒只能穿透幾個(gè)納米的厚度，所以污染層不能太厚。指紋也適用。焊接后外表處理等離子方法去除，否則會(huì)帶來(lái)腐蝕等問(wèn)題。鍵合法有選擇地去除。同時(shí)氧化層對(duì)鍵合的質(zhì)量也是有害的，也需要進(jìn)展等離子清潔。塑料、玻璃和陶瓷的外表活化和清潔塑料、玻璃、陶瓷與聚丙烯、PTFE一樣是沒(méi)有極性的，因此這些材料在印刷、粘合、煙氣，中空和帶縫隙的樣品也可以處理。不需要用溶劑進(jìn)展預(yù)處理全部的塑料都能應(yīng)用具有環(huán)保意義占用很小工作空間本錢低廉在封裝工藝中的應(yīng)用*污染、自然氧化等，器件和材料外表會(huì)形成各種沾污，包括有機(jī)物、環(huán)氧樹(shù)脂、光刻膠、焊料、金屬鹽等。這些沾污會(huì)明顯地影響封裝生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)工藝質(zhì)量中所形成的這些分子水平的污染，保證工件外表原子與馬上附著材料的原子之間嚴(yán)密接觸，從而有效地提高引線鍵合強(qiáng)度，改善芯片粘接質(zhì)量，削減封裝漏氣率，提高元器件的性能、成品率和可*性。國(guó)內(nèi)某單位在鋁絲鍵合前承受等離子體清洗后，鍵合成品率提高10％，鍵合強(qiáng)度全都性也有提高。氣、氫氣、四氟化碳及其混合氣體等。表1列出了等離子體清洗工藝的選擇及應(yīng)用。等離子體清洗鋁鍵合區(qū)集成電路鍵合區(qū)的質(zhì)量對(duì)微電子器件的可*性起到格外重要的作用。封裝作為器件和電〔如氧化物和有機(jī)殘?jiān)鼌^(qū)的粘接性[3]。Y.F.ChongAr/H2〔13.56MHz〕等離子體清洗鍵合區(qū)[3]。〔CO2H2O〕，然后由真空系統(tǒng)吸走這〔AES〕X〔XPS〕〔SEM〕化層也造成了很大的損傷。5minCF4/O2等離子體刻蝕鈍化層的工藝。這些結(jié)晶構(gòu)造通過(guò)阻擋金屬間化合物的形成來(lái)減弱鍵合區(qū)和金絲連接時(shí)的粘接性。延長(zhǎng)清洗時(shí)間的負(fù)面效應(yīng)是，Si3N4鈍化層的晶粒呈現(xiàn)出針狀和纖維狀，而完好鈍化層的晶粒是平滑的大晶粒。圖4所Ar/H21min的清洗，氧的含量有了顯著的下降，2~5min清洗后氧的變化平緩。氧含量的下降說(shuō)明白在清洗過(guò)程中有很多氧化物和氧氟化物從鍵合區(qū)外表濺射出來(lái)增加了。等離子體清洗對(duì)基板焊盤的影響大量的引線鍵合。除了引線絲質(zhì)量、超聲能量、時(shí)間、壓力和溫度對(duì)引線鍵合產(chǎn)生影響外，基板上焊盤的外表特性對(duì)其也有重要的影響〔如氧化物和碳?xì)浠衔铩?g/m3就會(huì)極大地影響引線鍵合的強(qiáng)度。因此在引線鍵合前清洗焊盤外表是格外重要的。現(xiàn)有的一些爭(zhēng)論承受兩種不同機(jī)制的等離子體清洗和不同的過(guò)程參數(shù)〔AES〕對(duì)焊盤進(jìn)展進(jìn)一步分析。90°90°為衡量焊盤外表清潔度的方法。爭(zhēng)論說(shuō)明，未進(jìn)展過(guò)等離子清洗的樣品接觸角為68°；外表進(jìn)展過(guò)化學(xué)反響機(jī)制等離子體清洗的樣品的接觸角為17°左右；而外表進(jìn)展過(guò)物理反響機(jī)制等離子體清洗過(guò)的樣品的接觸角為28°。可知化學(xué)反響機(jī)制等離子體清洗的樣品外表更加清潔一些。焊球剪切力測(cè)試是評(píng)價(jià)焊球鍵合最直接的方法。爭(zhēng)論說(shuō)明，經(jīng)過(guò)化學(xué)反響機(jī)制清洗〔Ar/H2，激發(fā)頻率為2.45GHz〕的樣品具有最大的焊球剪切強(qiáng)度。值得留意的是，經(jīng)過(guò)物理反響機(jī)制等離子體清洗的焊盤的焊球剪切強(qiáng)度比未經(jīng)過(guò)清洗的焊盤的強(qiáng)度要低種現(xiàn)象的緣由是在清洗過(guò)程中濺射粒子再沉積在焊盤外表造成了“二次污染”。J.M.Nowful引線鍵合的焊盤外表進(jìn)展俄歇電子能譜〔AES〕分析。分析結(jié)果說(shuō)明，經(jīng)過(guò)等離子體清洗的AgCu，這些元素是由從其他位置濺射出來(lái)的粒子沉積在焊盤外表形成的，從而降低了引線鍵合強(qiáng)度。等離子體清洗銅引線框架能以及較低的價(jià)格被用作主要的引線框架材料模塑料與銅引線框架分層，降低器件的可*性，進(jìn)而影響到芯片粘接和引線鍵合的質(zhì)量。因此保持引線框架的清潔是保證封裝可*性重要的一步。爭(zhēng)論說(shuō)明，承受氫氬混合氣體〔激發(fā)頻率為13.56MHz〕，能夠有效地去除引線框架等離子體數(shù)量的增加。為了比照清洗效果，J.H.Hsieh175℃氧化后進(jìn)展等離子體清洗，承受ArAr/H2〔1：4〕，2.5min12min。檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明，引線框架經(jīng)過(guò)清洗后外表氧化物剩余量很少0.1at%0.3at%。Ar2.5min的樣品提高更加明顯。上述結(jié)果的一個(gè)可能的解釋是，氬等離子體濺射增加了外表的微小粗糙度，從而使機(jī)械性能增加和增大了化學(xué)反響的外表積。可用原子力顯微鏡〔AFM〕觀看說(shuō)明的形貌和微粗糙度。經(jīng)過(guò)氬等離子體清洗，短時(shí)間清洗后外表格外明顯地變粗糙了，長(zhǎng)時(shí)間的清洗后外表變得光滑。而承受氬氫等離子體清洗，拉力沒(méi)有顯著的影響。氬氫和氬等離子體清洗結(jié)果有這么大的差異是由于清洗機(jī)制的不同的時(shí)候，去除氧化物主要*外表的濺射；而氫等離子體引入了氧和氫之間的化學(xué)反響，所以物的影響，假設(shè)氧化物層的厚度小于25nm時(shí)可以增加模塑料與引線框架的粘附。試驗(yàn)說(shuō)明粗糙度的增加。陶瓷封裝電鍍前等離子體清洗陶瓷封裝中通常使用金屬漿料印制線作鍵合區(qū)、蓋板密封區(qū)。在這些材料的外表電鍍Ni、Au前承受等離子體清洗，可去掉有機(jī)物沾污，明顯提高鍍層質(zhì)量。等離子外表處理的效果可以簡(jiǎn)潔地用水來(lái)驗(yàn)證，處理過(guò)的樣品外表完全被水潤(rùn)濕。長(zhǎng)〔大于15分鐘濕力氣。常用的處理氣體為：空氣、氧氣、氬氣、氬氫混合氣體等.等離子體清洗在電路板制造工藝中的應(yīng)用電子產(chǎn)品日漸更高性能的要求帶動(dòng)了高速多層印制線路板需求，而這種線路板要求設(shè)計(jì)出更小節(jié)距、更小微孔以及應(yīng)用的材料技術(shù)〔如高Tg、Teflon和陶瓷基等0，這濕法處理〔innerlayerpreparation〕和鉆孔后除鉆〔沾〕污〔desmear〕工藝不再有效，而使用射頻鼓舞低壓等離子工藝供給了更為經(jīng)濟(jì)有效且兼環(huán)境友好的問(wèn)題解決方案。傳統(tǒng)濕法處理局限性通常用高錳酸鉀化學(xué)工藝在處理微孔板時(shí)，液體外表張力使藥液滲透進(jìn)孔內(nèi)有困難，的化學(xué)濕處理方法，如酸蝕，在處理聚酰亞胺材料上有困難。等離子體工藝優(yōu)勢(shì)等離子體工藝可以抑制以上幾個(gè)方面的局限性。由于等離子體固有的滲透性和工藝精特氟龍〔Teflon〕材料活化和內(nèi)層預(yù)處理，例如：有6-64層內(nèi)層的多層板、高厚徑比微孔；CO2激光鉆盲、HDI板，承受的樹(shù)脂、特氟龍、陶瓷基材料、化學(xué)惰性的材料的板等。等離子體去鉆污和凹蝕具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于把握，不必考慮調(diào)整溶液和溫度；印制板孔中不會(huì)殘留化學(xué)剩余物；可以處理高板厚孔徑比的印制板；適合于各種基材類型。由于高科技的進(jìn)展快速，大局部的電子產(chǎn)品都開(kāi)頭向輕薄短小的方向進(jìn)展，而高密度互連板〔HDI〕適應(yīng)市場(chǎng)的要求，走到了PCB技術(shù)進(jìn)展的前沿。HDI承受激光成孔技術(shù)，分為紅外激光、紫外激光〔UV光〕兩類。CO2紅外激光成孔技術(shù)憑借其高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)廣泛4---6MILHDIHDI(HighDensityInterconnectPCB20PCB0.15mmHDI〔所以有時(shí)又被稱為鐳射板〕HDI3-6mil(0.076-0.152mm)，線路寬度一般為3-4mil(0.076-0.10mm)，焊盤的尺寸可以大幅度的減小所以單位面積內(nèi)可以得到更多的HDIPCBHDIBGA、QFP1+4+16HDI開(kāi)料→內(nèi)層干膜→黑化和棕化→層壓→鉆埋孔→等離子清洗→沉銅與加厚銅→其次次內(nèi)層干膜→其次次層壓〔HDI的壓板〕→conformalmask→激光鉆孔(LASERDRILLING)→機(jī)械鉆孔〔鉆通孔〕→等離子清洗去鉆污染→沉銅(P.T.H)→外層干膜與圖形電鍍沉銅后的板子可以有兩種方法加工減成法：全板電鍍→外層干膜→酸性蝕刻→正常流程正常法：加厚銅→外層干膜→圖形電鍍→堿性蝕刻 →正常流程→濕菲林〔綠油阻焊〕WETFILMSOLDERMASK→選擇性沉金(IMMERSIONGOLD)→字符(C/MPRINTING)→外形加工(PROFILING)→電子測(cè)試(E-TEST)→針床與飛針→最終檢查(FINALAUDIT)〔PACKING〕HDI材料類別材料類別規(guī)格60T12、65T12、80T12、60T18、80T18FR41080、106特別材料的介紹：HDIRCC：涂膠膜銅箔(ResinCoatedCopper)涂膠膜銅箔(ResinCoatedCopper)是指將特別的樹(shù)脂膜層涂在電鍍銅箔上。這層膜可以完全掩蓋內(nèi)層線路而成絕緣層.主要有兩種:Bstage(Mitsui)和B+Cstage(Polyclad)特點(diǎn):*不含玻璃介質(zhì)層，易于鐳射以及等離子微孔成形．*薄介電層．*極高的抗剝離強(qiáng)度．*高韌性，簡(jiǎn)潔操作．*外表光滑，適合微窄線路蝕刻．涂膠膜銅箔(ResinCoatedCopper):一般來(lái)說(shuō)，HDI板的激光鉆孔都是在涂膠膜銅0.076-0.152HDI板所需要的其他的材料如：板料；半固化片和銅箔等則沒(méi)有特別的要求。由于鐳射板的電流一般不會(huì)太大，所以線路的銅的厚度一般不太厚。內(nèi)層一般為11盎司的完成銅厚。板料的厚度一般較薄。并且由于RCC中也僅含樹(shù)脂，不含玻璃纖維，所以使用RCCHDI/強(qiáng)度一般比同厚度的其他PCB由于鐳射盲孔孔徑偏小,化學(xué)藥水無(wú)法完全滲透到孔底,到達(dá)完全清洗的效果.等離子體的干法蝕刻完全解決了這一難題.由于材料的特異性,等離子清洗配方也隨材料的各異而不同.MATERIALCASNUMBERPlasmaRecipeFR406N170TgWovenContinuousFilamentGlassFiber(E-glass)65997-17-3ＲＦ：3000WCF4:600O2: 300ProprietaryBisphenolA-BasedEpoxyResinProprietaryTime：25ProprietaryNovolacEpoxyResinProprietaryNon-HazardousIngredientsMixtureFR402140TgContinuousfilamentglassfibers(curedwithintheresinmatrix)65997-17-3ＲＦ：2500WCF4:600O2: 300CopperFoil7440-50-8Time：20Non-HazardousCuredResinProprietary溫度：90℃FR408180TgWovenContinuousFilamentGlassFiber(E-glass)65997-17-3ＲＦ：3000WCF4:600O2: 300A-BasedEpoxyResinProprietaryTime：35ProprietaryNovolacEpoxyResinNon-HazardousIngredients79-94-7ProprietaryRCCUm40-80ＲＦ：2500WMCF-1000EPS,KN/m1.5-1.6(18u)CF4:600Tg110-120(TMA)O2: 300Time：20溫度：90℃RCCUm60-100ＲＦ：2500WMCF-6000EPS,KN/m1.2-1.3(18u)CF4:600Tg155-160(TMA)O2: 300Time：25溫度：100℃RCCUm50-80ＲＦ：2500WMCF-9000EPS,KN/m1.1-1.2(18u)CF4:600Tg135-140(TMA)O2: 300Time：25溫度：100℃RCCUm50-80ＲＦ：2500WMC