1、Plasma工作原理介紹,工作原理 清潔效果的檢驗(yàn) Pull and Shear tests Water contact angle measurement Auger Electron Spectroscopic Analysis Plasma機(jī)構(gòu)原理圖 Plasma產(chǎn)生的原理 Plasma產(chǎn)生的條件 Ar/O2 Plasma的原理 Plasma Process Plasma Parameter(pc32系列) Plasma 功效,早期,日本為了迎合高集成度的電子制造技術(shù)，開(kāi)始使用超薄鍍金技術(shù)，鍍金厚度小于0.05mm。但問(wèn)題也隨之而來(lái)，當(dāng)DM工藝后，經(jīng)過(guò)烘烤，使原鍍金層下的Ni元素會(huì)上移到

2、表面。在隨后的WB工藝中由于這些Ni元素及其他沾污會(huì)導(dǎo)致著線不佳現(xiàn)象，甚至著不上線（漏線，少線，第一點(diǎn)剝離，第二點(diǎn)剝離）。Plasma清洗機(jī)也就隨之出現(xiàn)。,初版-劉卓 更新版-彭齊全,工作原理,當(dāng)chamber內(nèi)部之壓力低到某一程度(約10-1 torr左右)時(shí), 氣態(tài)正離子開(kāi)始往負(fù)電極移動(dòng), 由於受電場(chǎng)作用會(huì)加速撞擊負(fù)電極板, 產(chǎn)生電極板表面原子, 雜質(zhì)分子和離子以及二次電子(e-)等, 此e-又會(huì)受電場(chǎng)作用往正電極方向移動(dòng), 於移動(dòng)過(guò)程會(huì)撞擊chamber內(nèi)之氣體分子(ex. : Ar原子等), 產(chǎn)生Ar+等氣態(tài)正離子, 此Ar+再受電場(chǎng)的作用去撞擊負(fù)電極板, 又再產(chǎn)生表面原子以及二次電子

3、(e-)等, 如此周而復(fù)始之作用即為Plasma產(chǎn)生之原理.,13.56MHz,+Ar,e-,+Ar,e-,PCB,Ar,高頻電極,地極,檢驗(yàn)方法- Pull and Shear test,Pull and Shear test 應(yīng)用最為廣泛.,根據(jù)推力值可以判定Plasma效果如何,如果效果較差則推力值會(huì)小.,根據(jù)拉力值可以判定Plasma效果如何,如果效果差則拉力值小.,檢驗(yàn)方法- Pull and Shear test,應(yīng)用最為廣泛.當(dāng)一滴水珠滴到未清洗的基板上時(shí)的擴(kuò)散效果會(huì)很差,而經(jīng)清洗后的基板則會(huì)很好.,Contact Angle =2,最高點(diǎn),檢驗(yàn)方法- Pull and Shea

4、r test,Auger Electron Spectroscopic(AES) 此測(cè)試為Pad表面材料的分析,Plasma清洗前后的Pad表面材料會(huì)發(fā)生明顯變化,此方法可以測(cè)定Pad表面材料的成分.是目前最好的Plasma效果測(cè)試手段,但設(shè)備昂貴.,Plasma機(jī)構(gòu)原理圖,Plasma產(chǎn)生的條件,足夠的反應(yīng)氣體和反應(yīng)氣壓 反應(yīng)產(chǎn)物須能高速撞擊清洗物的表面 具有足夠的能量供應(yīng) 反應(yīng)后所產(chǎn)生的物質(zhì)必須是可揮發(fā)性的細(xì)微結(jié)合物,以便于Vacuum Pump將其抽走 Pump的容量和速度須足夠大,以便迅速排出反應(yīng)的付產(chǎn)品,及再填充反應(yīng)氣體,O2 Plasma,O2是利用自由原子以化學(xué)方法蝕除有機(jī)物的,

5、 O2 + e - 2Oe CO2 + H2Oe 優(yōu)點(diǎn): 清洗速度比較快,并且清洗的效果顯著,比較干淨(jìng) 缺點(diǎn): 不適宜易氧化的材料的清洗,有機(jī)物,Ar Plasma,利用比較重的離子,以物理方法打破有機(jī)物脆弱的化學(xué)鍵並是表面污染物脫離被清洗物表面,清除有機(jī)物得方程式為 Ar + e - Ar+ + 2e - - Ar+ + CxHy 優(yōu)點(diǎn):由于Ar為惰性氣體,不會(huì)氧化材質(zhì),因而被 普遍使用 缺點(diǎn): 清洗效果較弱. 因此O2+ Ar的效果比較好,Plasma Process:,Energetic Process (積極的處理) 適合于Etching/cleaning,Moderate Proce

6、ss(中等的處理) 適合于表面活化,Plasma Parameter (Pc32系列),Electrode configuration（形成電場(chǎng)） Process gas selected for use（Ar） Flow rate / pressure of selected gas(2cc/min) Amount of RF energy applied to the vacuum pump Vacuum chamber threshold pressure （0.2Mpa),Plasma 功效,W/B的主要污染物為: SMT殘留物:松香:主要成分為Polyethylene(聚乙烯) Po

7、lypropylene(聚丙烯)等有機(jī)物; 癸烷:(SMT清洗液殘留物)主要成分: Pdystyrene(聚苯乙烯)Mylar(聚酯薄膜)等有機(jī)物; 金屬表面氧化物; 已經(jīng)硬化的光敏元素:,如:焊錫等無(wú)機(jī)物; 空氣中的各種有機(jī)無(wú)機(jī)顆粒及基板表面的殘留液體.,PLASMA對(duì)所有的有機(jī)物都有明顯得清洗作用,但是 他對(duì)硬化焊錫等無(wú)機(jī)物卻物能為力!,表 面 活 化,表面活化主要用于聚合體(Polymers),通過(guò)Plasma的洗,(在O2或Ar Plasma中進(jìn)行短暫的暴光即可),可以增加表面的粘著力. 原理: 通過(guò)Plasma,清除表面的污染物, 使其表面變粗,可以暴露出更多的表面區(qū)域,以建立min

8、iature dipoles(微形的雙極子),從而增加電性的粘著力.具體請(qǐng)見(jiàn),目前使用的Ar的成份,Ar = 99.99% N2 = 55 ppm O2 = 10 ppm H2 = 5 ppm H2O =20 ppm 總的碳含量 = 10 ppm,Ar的純度與清洗的效果,在Plasma清洗時(shí),首先利用Vacuum pump將Chamber內(nèi)的空氣抽至設(shè)定的gas stable(不可能將空氣完全抽空),然后就開(kāi)始注入Ar,當(dāng)Ar的含量達(dá)到設(shè)定的體積后(通過(guò)監(jiān)控Chamber的壓力值),RF ON,Plasma產(chǎn)生. 因而,在反映中Ar與一定數(shù)量的空氣同時(shí)存在; 當(dāng)Ar的純度不足,即空氣的成分稍多

9、時(shí),也不會(huì)有太多的影響(Ar分子數(shù)量分子間隔.,Normalized Energy Distribution,分裂分子所須的能量(Dissociation) 原子離子化所需的能量(Ionization),實(shí)際應(yīng)用,1.目前PLASMA用于W/B之前清洗基板上附著的有機(jī)物(如FLUX的殘留清洗劑的殘留Epoxy outgas等),以利于打線.其原理如下: Ar + e - Ar+ + 2e - - Ar+ + CxHy 清洗后的基板可用打線后測(cè)推拉力來(lái)Monitor其清洗效果,實(shí)際應(yīng)用,2.用于WB之后Moding之前 2.1主要作用: 活化基板,增加接觸面積,提高表面分子的物 理活化性,以利于

10、Molding compound與基板 的結(jié)合. 2.2其原理如下: Ar + e - Ar+ + 2e - - Ar+ + CxHy,Plasma 參數(shù)0.2 torr pressure; 75 watts power; 113 lpm vacuum.,Plasma 效果表（Bond yield),未經(jīng)Plasma結(jié)果,經(jīng)Plasma后效果,N1: B點(diǎn)斷線 WB: C點(diǎn)斷線 2L: 第二點(diǎn)翹線 N2: D點(diǎn)斷線,Plasma對(duì)拉力測(cè)試的影響,結(jié) 論:,綜上所述:在Wire Bonding著線之前進(jìn)行 PLASMA清洗,可以相當(dāng)程度的降低著線失效 率,同時(shí)還能夠提高著線質(zhì)量,增大Wire P

11、ull值 提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性.如果著線失敗的 原因是由于基板表面殘留液.PAD表面氧化物. 或其他有機(jī)污染物造成的,那么Argon PLASMA 將會(huì)對(duì)這些污染物進(jìn)行很好得處理,並最大限 度地蝕除污染物,從而提高著線質(zhì)量!,目前HYBIRD所使用PLASMA:,Argon Plasma-pc32P-M,使用場(chǎng)合 :Wire Bonding之前及Molding之前; 主要作用 :清除基板表面污染物,W/B之前PLASMA主要蝕除PAD上氧化物,清除表面雜質(zhì),同時(shí)增加PAD表面粗糙度和接觸面積,從而提高著線可靠性與穩(wěn)定性; Molding之前主要是增加表面潔淨(jìng)度與接觸面積,以便改善表面分子活性! 參數(shù)設(shè)置 : Power: 300W Pressure:0.22Torr