专利名称：一种复合等离子气体清洗活化方法
技术领域：
本发明涉及半导体芯片领域，尤其涉及半导体芯片封装技术领域。
背景技术：
等离子体和固体、液体或气体一样，是物质的一种状态，也叫做物质的第四态。对气体施加足够的能量使之离化便成为等离子状态。等离子体的"活性"组分包括离子、电子、活性基团、激发态的核素(亚稳态)、光子等。等离子清洗器就是通过利用这些活性组分的性质来处理样品表面，从而实现清洁、改性、光刻胶灰化等目的。通常的半导体封装流程为芯片圆片切割；芯片键合在引线框架或者基板上；导线键合，使芯片和外部电路连接导通；环氧树脂包覆芯片，芯片座，导线及导线连接的引线框架的内部引脚或基板上的焊垫；分割成单颗及外部引脚成型。环氧树脂包封的主要作用是给其内部的芯片，导线及导线连接提供机械支撑，散热，电气绝缘，抵抗潮气或酸碱引起的腐蚀。环氧包封体是一个多种材料交叉的综合体，存在环氧和多种材料的结合界面，如果界面的结合强度不够，在恶劣情况下就会分层，产品的可靠性下降。特别是20世纪80年代以来，随着表面贴装技术的广泛应用，一种比较严重的失效模式就是封装体在客户端进行表面贴装SMT时，芯片封装体从界面处开裂，界面处的导线键合受到分离应力作用容易开路而导致产品失效，界面处的芯片建立了与外界的潮气通路，其失效机理就是由于有些工序中温度比较高，界面所吸收的潮气在高温下体积迅速膨胀，产生的应力高于界面的结合力导致的开裂。为此JEDEC固态技术协会公布了针对SMT器件的潮气敏感度的标准， 对此给了明确的潮气敏感度定义、实验方法、等级划分。等离子处理也是一种较为常见的处理方法，通过等离子气体冲击塑封前的产品获得清洁，活化的表面，通常对清洁表面的浅层污染物或氧化较为有效，但是产生能增加粘结效果的活性基团功能比较弱，而且由于空气中存在一些油气等污染物，其效果会随处理后放置的时间衰减，通常不能超过12小时。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合等离子气体清洗活化方法，其能够提高芯片封装中界面的结合强度，改善处理后的保存时间问题。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案一种复合等离子气体清洗活化方法，包括芯片切割，芯片贴装，导线键合，其特征在于导线键合后，先使用氩气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，再使用氮气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，然后进行后道封装工序。作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案抽真空使得腔体内真空度小于O. 25托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在30-90度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率500+/-100瓦，作用时间25+/-10秒，氩气的流量20+/-15标准立方厘米，氩气处理完成后，通入氮气，氮气作用时，射频波功率300+/-150瓦，作用时间30+/-20秒，氮气的流量20+/-15标准立方厘米。作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案完成等离子处理后的待处理材料在10000及100000级无尘环境下保存的时间小于4小时，在大气中的时间控制在2小时之内，在氮气柜中保存时间小于14小时。作为本发明所述的复合等离子气体清洗活化方法的一种优选方案抽真空使得腔体内真空度小于O. 23托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在70-80度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率480瓦，作用时间28秒，氩气的流量24标准立方厘米,氩气处理完成后,通入氮气,氮气作用时，射频波功率280瓦，作用时间30秒，氮气的流量22标准立方厘米。本文中“待处理材料”，指半导体芯片在环氧树脂包封前的半成品，如引线框架类，主要包含引线框架，连接导线，芯片JnPCB基板类，主要包含PCB基板，连接导线，芯片。可以根据具体工艺需要选择等离子处理的区域与助粘处理的区域。目前，一般的等离子清洗工艺，其粘结力加强的效果仅仅体现在抵抗后续工艺，如，电镀、切筋成型、切割中的应力，而不能达到降低潮气等级的效果；并且存放的时间有限，一般为12小时以内。本发明，由于采取两·种气体冲击表面，能达到更好的去除有表面机污染物，活化材料表面的目的。采用本发明有益的技术效果能够进一步提高环氧树脂等包覆材料与引线框架、PCB基板、芯片、导线所形成的多个关键界面的结合强度，有效防止工艺过程中分层、开裂的出现，避免工艺过程中不必要的全检和次品。
具体实施例方式实施例1 :对引线框架类产品实施处理。复合等离子气体清洗活化方法，包括芯片切割，芯片贴装，导线键合，导线键合后，先使用氩气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，再使用氮气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，然后进行后道封装工序。将待处理材料的表面暴露在等离子体入射范围内，连接真空泵抽真空，抽真空使得腔体内真空度小于O. 25托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在30-90度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率500+/-100瓦，作用时间25+/-10秒，氩气的流量20+/-15标准立方厘米，氩气处理完成后，通入氮气，氮气作用时，射频波功率300+/-150瓦，作用时间30+/-20秒，氮气的流量20+/-15标准立方厘米。试验过程中对氩气的处理效果以清洁度指数为标准，在450瓦功率附近的参数结果为最优。氮气处理和表面粗糙度相关，以峰点与谷点的高度差表示，在430瓦功率附近的参数结果为最优。完成等离子处理后的材料可以暴露在大气中的时间控制小于I小时，10，000及100，000级无尘环境下保存的时间小于2小时，氮气柜中保存时间小于10小时。暴露的时间控制与表面活性随时间下降特性相关，氮气柜无尘及低湿气环境能减缓下降趋势，延长储存时间。普通流程的产品，潮气等级为JEDEC MSL3，需要使用防潮包装。包装前去潮烘烤25小时，真空包装，真空袋需要放置潮气检测卡，开封后必须在168小时内用完。采用本实施例处理后的产品，潮气等级为JEDEC MSL2，达到非潮气敏感性要求，可以存放的有效期为半年。采用本实施例处理后的产品，MSL2测试后界面处无分层，无电性能失效，冷热循环，-65摄氏度至140摄氏度，可以耐受580次循环无导线脱离或断开。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种复合等离子气体清洗活化方法，包括芯片切割，芯片贴装，导线键合，其特征在于导线键合后，先使用氩气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，再使用氮气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，然后进行后道封装工序。
2.根据权利要求1所述的复合等离子气体清洗活化方法，其特征在于抽真空使得腔体内真空度小于O. 25托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在30-90度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率500+/-100瓦，作用时间25+/-10秒，氩气的流量20+/-15标准立方厘米，氩气处理完成后，通入氮气，氮气作用时，射频波功率300+/-150瓦，作用时间30+/-20秒，氮气的流量20+/-15标准立方厘米。
3.根据权利要求1所述的复合等离子气体清洗活化方法，其特征在于完成等离子处理后的待处理材料在10000及100000级无尘环境下保存的时间小于4小时，在大气中的时间控制在2小时之内，在氮气柜中保存时间小于14小时。
4.根据权利要求1所述的复合等离子气体清洗活化方法，其特征在于抽真空使得腔体内真空度小于O. 23托，将待处理材料的表面与等离子体入射的夹角控制在70-80度之间，射频发生器发出高频波，使连为一体的腔体内的氩气成为等离子体，射频波功率480瓦，作用时间28秒,氩气的流量24标准立方厘米,氩气处理完成后,通入氮气,氮气作用时，射频波功率280瓦，作用时间30秒，氮气的流量22标准立方厘米。
全文摘要
本发明公开了一种复合等离子气体清洗活化方法，包括芯片切割，芯片贴装，导线键合，其特征在于导线键合后，先使用氩气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，再使用氮气对引线框架类产品的引线框架，连接导线，芯片或者PCB基板类产品的PCB基板，连接导线，芯片进行等离子处理，然后进行后道封装工序。其能够提高芯片封装中界面的结合强度，一定程度上防止工艺过程中分层、开裂等问题。
文档编号H01L21/02GK103065930SQ201110322169
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者不公告发明人 申请人:无锡世一电力机械设备有限公司