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WB 工艺报告一、 IC封装发展趋势 芯片封装工艺 芯片与封装的互连 微电子封装和 PCB 板之间的互连 封装密度正愈来愈高二、 IC封装工艺 等离子清洗工艺 WB 工艺 推拉力测试 1 一、 IC封装发展趋势 芯片封装工艺从逐个管芯封装到出现了圆片级封装,即先将圆片划片成小管芯,再逐个封装成器件,到在圆片上完成封装划片后就成器件。 芯片与封装的互连从引线键合( WB )向倒装焊( FC )转变。 微电子封装和 PCB 板之间的互连已由通孔插装(PTH) 为主转为表面贴装( SMT )为主。 2 封装密度正愈来愈高封装密度的提高有三方面: (1)硅片的封装效率= 硅芯片面积/封装所占印制板面积= Sd/Sp 不断提高; (2)封装的高度不断降低; (3)引线节距不断缩小; 引线布置从封装的两侧发展到封装的四周,到封装的底面。这样使单位封装体积的硅密度和引线密度都大大提高。 3 等离子清洗工艺 等离子定义等离子体是部分电离的气体,是物质常见的固体、液体、气态以外的第四态。等离子体由电子、离子、自由基、光子以及其他中性粒子组成。 等离子清洗机理主要是依靠等离子体中活性粒子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的。就反应机理来看,等离子体清洗通常包括以下过程:无机气体被激发为等离子态;气相物质被吸附在固体表面;被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子;产物分子解析形成气相;反应残余物脱离表面。以下是等离子清洗与传统湿法化学清洗比较: 二、 IC封装工艺 4 等离子体清洗技术的最大特点是不分处理对象的基材类型,均可进行处理,对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料,如聚丙烯、聚脂、聚酰亚***、聚***乙烷、环氧、甚至聚四***乙烯等都能很好地处理,并可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。正确的等离子体清洗不会在表面产生损伤层,表面质量得到保证;由于是在真空中进行,不污染环境,保证清洗表面不被二次污染。 5 等离子清洗分类等离子体与固体表面发生反应可以分为物理反应(离子轰击)和化学反应。物理反应机制是活性粒子轰击待清洗表面,使污染物脱离表面最终被真空泵吸走;化学反应机制是各种活性的粒子和污染物反应生成易挥发性的物质, 再由真空泵吸走挥发性的物质。(1)物理反应主要是利用等离子体(如 Ar)里的离子作纯物理的撞击,把材料表面的原子或附着材料表面的原子打掉,由于离子在压力较低时的平均自由程较长,有得能量的累积, 因而在物理撞击时,离子的能量越高,越是有的作撞击, 所以若要以物理反应为主时,就必须控制较低的压力下来进行反应,这样清洗效果较好。 6 (2)化学反应在化学反应里常用的气体有氢气( H2 )、氧气( O2 )、甲烷( CF4 )等,这些气体在电浆内反应成高活性的自由基,这些自由基会进一步与材料表面作反应。其反应机理主要是利用等离子体里的自由基来与材料表面做化学反应,在压力较高时,对自由基的产生较有利,所以若要以化学反应为主时,就必须控制较高的压力来近进行反应。例如氧气等离子体形成过程如下: 7 等离子种类(1)低温及高温等离子体等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体两类,在等离子体中,不同微粒的温度实际上是不同的,所具有的温度是与微粒的动能即运动速度质量有关, 把等离子体中存在的离子的温度用 Ti表示,电子的温度用 Te 表示,而原子、分子或原子团等中性粒子的温度用 Tn 表示,对于 Te 大大高于 Ti和 Tn 的场合,即低压体气的场合,此时气体的压力只有几百个帕斯卡,当采用直流电压或高频电压做电场时,由于电子本身的质量很小,在电池中容易得到加快,从而可获得平均可达数电子伏特的高能量,对于电子,此能量的对应温度为几万度( K),而弟子由于质量较大,很难被电场加速,因此温度仅几千度。由于气体粒子温度较低(具有低温特性),因此把这种等离子体称为低温等离子体。当气体处于高压状态并从外界获得大量能量时,粒子之间的相互碰撞频率大大增加,各种微粒的温度基本相同,即 Te 基本与 Ti及 Tn 相同,我们把这种条件下得到的等离子体称为高温等离子体,太阳就是自己界中的高温等离子体。由于高温等离子体对物体表面的作用过于强烈,因此在实际应用中很少使用,目前投入使用的只有低温等离子体。 8 (2)活泼气体和不活泼气体等离子体活泼气体和不活泼气体等离子体,根据产生等离子体时应用的气体的化学性质不同,可分为不活泼气体等离子体和活泼气体等离子体两类,不活泼气体如氩气( Ar)、氮气( N2 )、***化氮( NF3 )、四***化碳( CF4 )等,活泼气体如氧气( O2 )、氢气( H2 )等,不