芯片貼裝粘片(Die Attach)前的等離子清洗

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-07-12

芯片貼裝技術

裸芯片貼裝是指半導體芯片與載體（封裝殼體或基片）形成牢固的、傳導性或絕緣性連接的方法。目的是實現(xiàn)物理定位、電氣連接以及為元器件提供散熱通道，實現(xiàn)晶圓與基板間的機械和電氣互聯(lián)，為微組裝技術的核心工藝。

目前常用的芯片貼裝方式有環(huán)氧貼裝、芯片共晶和倒裝焊接。三種貼片方式如圖 1.1所示。含銀導電環(huán)氧樹脂廣泛用來粘接晶體管、集成電路芯片、電容器到基板上以及把基板粘接到封裝外殼上。多數(shù)情況下，粘接劑用作芯片對基板、基板到封殼的主要散熱通道。

圖1.1 芯片貼裝方式

（ 1 ）環(huán)氧貼裝
環(huán)氧貼片是通過環(huán)氧樹脂導電膠（摻雜金或銀的導電膠）在芯片和載體之間形成互聯(lián)、電和熱的良導體，其中摻雜的金屬含量決定了其導電和導熱性能的好壞。其中摻銀環(huán)氧樹脂粘貼法是當今使用最廣泛的一種芯片貼裝方式。摻銀導電膠是一種固化或干燥后具有一定導電性能的膠粘劑，它通常以基體樹脂和導電填料即導電粒子為主要組成成分，通過基體樹脂的粘接作用把導電粒子結合在一起，從而形成導電通路，實現(xiàn)被粘材料的導電連接。

（ 2 ）共晶貼裝
共晶是指在相對較低的溫度下共晶焊料發(fā)生共晶物熔合的現(xiàn)象，共晶合金直接從固態(tài) 變?yōu)橐簯B(tài)，不經(jīng)過塑性階段，冷卻后形成高強度的合金頭。共晶貼片是利用金屬合金焊料形成合金層，實現(xiàn)芯片與基板、管殼的連接，合金層除了為器件提供機械連接和電氣連接外，還可以為器件提供良好的散熱通道。

（ 3 ）芯片倒裝
芯片倒裝是將有源區(qū)面上制作有凸點電極的芯片朝下，與基板布線層直接鍵合的方式。芯片倒裝可以一次性實現(xiàn)芯片貼裝和芯片鍵合。

在微組裝工藝流程中，清洗是一個關鍵的過程，一般可以將其劃分為干法、濕法兩種清洗方式。前者也被稱為等離子清洗，指的是利用高頻的交變電場作用于真空氣體中，并得到等離子體，通過復雜的物理和化學過程來去除其中的雜質。后者也被稱為超聲波清洗方式，主要是在液體中施加一定的超聲波，其液體內(nèi)的氣泡破碎時能夠形成強大的沖擊力，以此來實現(xiàn)清潔的過程。

粘片(Die Attach)前的等離子清洗

物質一般以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種方式存在，在特殊情況下以第四種狀態(tài)存在，即等離子體態(tài)。等離子清洗就是利用高能電子碰撞工藝氣體分子，將其激發(fā)到等離子狀態(tài)，利用產(chǎn)生的多種活性粒子轟擊被清洗表面或與被清洗表面發(fā)生復雜的理化反應，從而有效地清除被清洗表面的有機污染物或是改善表面狀態(tài)從而增加材料的粘附性。

通常待清洗產(chǎn)品表面會存有不少氧化物或是有機污染物，如果直接粘片會導致芯片粘結不完全，產(chǎn)生空隙不良(Void fail)，封裝后產(chǎn)品的散熱能力也會降低，嚴重影響芯片封裝可靠性。因此，在芯片粘結前，采用氧氣、氬氣或是氫氣的混合氣體進行快速等離子清洗，目的是去除芯片表面的有機物和其它污染物，可有效增強產(chǎn)品表面活性和粘結能力，降低空隙不良，從而提升粘片工藝的可靠性和穩(wěn)定性