倒装芯片封装等离子清洗陶瓷基板对底部填充胶流动性的影响

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：2023-03-27

倒装焊封装技术以倒装芯片的凸点作为连接媒介，采用回流焊、热压焊等实现芯片与基板的电路互连，是高速、高密度的主流封装技术之一。在倒装焊封装过程中，由于芯片与基板的热膨胀系数不匹配，在温度变化时会出现较大的热应力，所以往往需要在芯片与基板之间填充底部填充胶来起到加固的作用。

底部填充的方式一般分为两种:流动底部填充和非流动底部填充。前者是在凸点回流后将底部填充胶注到芯片边缘，借助液体的毛细作用将芯片与基板之间填满;而后者是先将底部填充胶涂在基板表面适当位置，再安装倒装芯片。由于流动底部填充对于设备的要求不高且操作简单，被广泛应用于倒装焊封装。

等离子清洗是半导体行业中常用的表面处理手段，等离子清洗是一种干法物理化学清洗技术，它是利用低真空状态下高频电场的作用，产生辉光放电，将工艺气体电离成离子流，轰击工件表面，达到清洗的目的。进行等离子清洗可直接改变陶瓷基板表面状态，进而影响底部填充胶的流动性。

等离子清洗对陶瓷基板浸润性的影响

为了确认不同表面处理的陶瓷基板表面的浸润性，分别对未经等离子清洗和等离子清洗后的陶瓷基板进行接触角测量实验。图1所示分别为未经等离子清洗和等离子清洗后，水和底部填充胶在陶瓷基板表面接触瞬间的接触角照片。可以看出未经等离子清洗时，水和底部填充胶在陶瓷基板表面的接触角分别为81.1°和45.8°;在等离子清洗后，水和底部填充胶在陶瓷基板表面的接触角均有所减小，分别变为26.8°和21.1°。这一方面是由于经等离子清洗后陶瓷基板表面的亲水基增多、憎水基减少，另一方面是由于等离子清洗在一定程度上减少了陶瓷表面的残留污染物，最终提高了水和底部填充胶在陶瓷表面的浸润性。

由图1可知等离子清洗可减小底部填充胶在陶瓷基板上的接触角，所以等离子清洗之后可以获得更大的压力差，即底部填充胶获得的推力变大，从而促进底部填充胶在芯片底部的流动，在同样点胶轨迹下减少流动时间。而基板在未经等离子清洗时和等离子清洗后的不同点胶轨迹的流淌效果如图2所示。

图1 水和底部填充胶在陶瓷基板表面的接触角

底部填充胶的流动性对比

从图2中可以看出，在陶瓷基板进行等离子清洗之后，无论何种点胶轨迹，底部填充胶在陶瓷基板上的扩散宽度均偏大，这也是由于等离子清洗可减小底部填充胶在陶瓷基板上的接触角导致。

图2 不同点胶轨迹的底部填充胶流淌效果

超声扫描结果对比

为了检验底部填充胶的填充效果，对基板在未经等离子清洗和等离子清洗后的不同点胶轨迹的芯片进行了超声扫描检测。超声扫描采用反射模式(C扫描模式)，对芯片附近的底部填充层进行逐行扫描，得到超声扫描照片如图3所示。从图3中可以看出，对于本文所采用的芯片，无论是否进行了等离子清洗，采用I形、L形和U形点胶轨迹的底部填充胶与芯片或陶瓷基板均未发生分层和孔洞缺陷。