IC封装工艺在线式等离子清洗机应用

IC封装业一直是我国IC产业链中的第一支柱产业，随着IC器件尺寸不断缩小和运算速度的不断提高，封装技术已成为极为关键的技术。封装工艺优劣直接影响到产品的质量及单位成本。未来集成电路技术，无论是其特征尺寸、芯片面积、芯片包含的晶体管数，还是其发展轨迹和IC封装，都要求IC封装技术朝微型化、低成本化、定制化、绿色环保化、封装设计早期协同化的方向发展。引线框架作为芯片载体，是一种借助于键合金丝实现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接，形成电气回路的关键结构件，它起到了和外部导线连接的桥梁作用，绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架，是电子信息产业中重要的基础材料。IC封装部分工艺需要在引线框架上完成。在IC封装工艺中存在的污染物是影响其发展的重要因素，如何解决这方面问题一直是人们研究的课题。在线式等离子体清洗是一种无任何环境污染的干式清洗方式，将成为解决这一问题的有效方法。

IC封装基本原理

基本原理：IC封装，简单来说就是指把硅片上的电路管脚用导线接引到外部接头处，以便与其他器件连接。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。同时，芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。基本结构：IC封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM，多达几十种，技术指标一代比一代先进，包括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1，适用频率越来越高，耐温性能越来越好，引脚数增多，引脚间距减小，质量减小，可靠性提高，使用更加方便等等。图1为IC封装产品结构图。

图 1 IC 封装产品结构图

IC封装工艺流程

在IC封装工艺中，分为前段工艺、中段工艺及后段工艺，只有封装好才能成为终端产品，从而投入实际应用。IC封装工艺经过不断地发展产生了很大的变化，其前段可分为以下几个步骤。一是贴片：将硅片切割成单个芯片前，使用保护膜和金属框架将硅片固定；二是划片，将硅片切割成单个芯片并对其进行检测，只有经过检测合格的芯片才能使用；三是装片，在引线框架上的相应位置点上银胶或绝缘胶，并将切割好的芯片从划片贴膜上取下，将其黏接在引线框架固定位置上；四是键合，用金线将芯片上引线孔和框架衬垫上的引脚连接，使芯片能与外部电路连接；五是塑封，塑封元件的线路，以保护元件免受外力损坏，同时加强元件的物理特性；六是后固化，对塑封材料固化，使其有足够的硬度和强度经过整个封装过程。

等离子清洗原理及设备

等离子体是正离子和电子密度大致相等的电离气体，由离子、电子、自由激进分子、光子以及中性粒子组成，整体呈电中性。

等离子清洗原理

等离子清洗是指用等离子体对样片的表面进行处理，去除样品表面的污染物，以提高其表面活性。针对不同的污染物，可以采用不同的清洗工艺，根据所产生的等离子体种类不同，等离子清洗分为化学清洗、物理清洗及物理化学清洗3种。

在线式等离子清洗机

等离子清洗机的原理是先产生真空，在真空下，分子间距较大，然后利用交流电场使工艺气体成为等离子体，并与有机污染物及微颗粒污染物反应或碰撞形成挥发性物质，由工作气体流及真空泵将这些挥发性物质清除出去，从而使工件达到表面清洁活化的目的。等离子清洗的特点是清洗之后没有废液，对环境无污染。在线式等离子清洗机是在成熟的等离子体清洗工艺技术和设备制造基础上，增加上下料功能、物料传输功能等自动化功能，针对IC封装中引线框架上点胶装片、芯片键合及塑封等工艺前清洗，大大提高黏接及键合强度等性能的同时，避免人为因素长时间接触引线框架而导致的二次污染以及腔体式批量清洗时间长有可能造成的芯片损伤。图2为在线等离子清洗机。

随着IC芯片集成度的增加，芯片引脚数增多，引脚间距减小，芯片与基板上的颗粒污染物、氧化物及环氧树脂等污染物必将在很大程度上制约着IC封装行业的飞速发展，而有利于环保、清洗均匀性好、重复性好、可控性强、具有三维处理能力及方向性选择处理的在线式等离子清洗工艺应用到IC封装工艺中，必将推动IC封装行业更加快速地发展。