等离子清洗去除无焊剂软钎焊表面氧化物，提高焊料的润湿铺展性能

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-03-13

微电子封装是指通过芯片间的互连实现器件的功能，其中互连介质为芯片或器件提供机械支撑、散热、导电和防护等功能，在光电器件中还需要作为光传导媒介。焊点以其优异的散热、导电和力学性能被广泛应用于微电子封装领域。焊点是通过熔化钎料在焊盘上的润湿铺展以获得良好的焊接性能，然而焊料表面的氧化物以高熔点和低表面能，阻碍了钎料的润湿和铺展。为了提高焊接性能，目前，软钎焊焊点通常添加焊剂以阻止焊料氧化和降低表面能，以提高焊料的润湿铺展性能。

焊剂作为焊接活化剂，其可以去除焊料表面氧化层，保护焊料不受氧化，同时降低液相钎料的表面能，进而保证焊料的润湿铺展，获得良好的焊接效果[1]，然而，焊剂通常呈酸性，对器件或者芯片具有一定的腐蚀性，故焊剂残留对器件的可靠性会产生显著影响[2,3]。为了保证器件的可靠性，微电子封装中不得不降低焊剂活性，并由此造成成品率下降和返修率上升，提高产品的制造成本。

随着微电子技术的发展，大量敏感元器件的封装不允许使用焊剂，如MEMS器件、传感器、生物医药和光电器件等。由于芯片和基板间距过小，倒装焊工艺后，焊剂难以完全清洗，进而被下填充料包裹，并造成可靠性隐患。因此，无焊剂软钎焊技术在现代微电子封装领域的需求越来越迫切。

焊剂残留和氧化是影响空洞率的主要因素。众所周知,采用焊剂可有效去除焊料和焊盘表面的氧化层,提高焊接可靠性,但同时易产生焊剂残留,形成空洞;若不采用焊剂,则氧化层无法去除,钎料难以在焊盘表面润湿,也容易形成空洞。软钎焊技术主要是通过钎料在焊盘上的润湿和铺展实现焊点的可靠互联。焊料的润湿和铺展性能主要取决于焊接界面的材料体系和界面处的氧化层。

等离子清洗

在引线键合、芯片键合等领域,键合前广泛采用等离子清洗去除表面氧化膜,进行表面活化,以增加键合强度。常用的等离子体激发频率有三种:激发频率为40kHz的等离子体为超声等离子体,13.56MHz的等离子体为射频等离子体,2.45GHz的等离子体为微波等离子体。超声等离子体发生的反应为物理反应,利用等离子轰击被清洁表面去除污染物,但同时会使表面产生一定损伤;射频等离子体发生的反应既有物理反应又有化学反应;微波等离子体发生的反应为化学反应,清洁力度较小。在功率电子产品中,既要保护清洗件不受损伤,又要保证一定的清洁力度,可采用射频等离子进行清洗。即将等离子清洗与无钎剂焊接相结合,用于功率电子产品的焊接中。

其清洗机理是，在真空环境下，氧、氢或氩等工艺气体，在高压交变电场（由机器本身的射频电源产生）的作用下生成活性很高或能量很高的离子，在接触到被清洗的基材表面的有机杂质或者细小的颗粒，就会发生碰撞或产生化学与物理上的反应，从而生成能够挥发的物质，经由机器中的真空泵以及工作气流排出，从而将基材表面清洗干净，它能够完成部分或整体或复杂结构的清洁，尤其适用于半导体、氧化物、金属和大部分的高分子材质的物体，优异于其它方式清洗的就是清洗完成后不会产生废液。

本文由国产等离子清洗机厂家纳恩科技整理编辑！！！未经等离子清洗的焊片表面，就会由于污染物和氧化物的存在而阻碍焊接面的形成，减小有效焊接面积，形成虚焊。为去除焊片的氧化层，采用射频等离子清洗焊片表面的方法可以得到新鲜的焊料表面，并且增强焊料的润湿性。并且采用等离子清洗，不会造成焊剂污染。