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（无锡中微高科电子有限公司）

选录：

商讨了微波等离子工艺影响导电胶描述的机理，进一步分析了等离子清洗次数对电路可靠性的影响。效率标明，对装片后的电路进行1 次等离子清洗不错有用断根键合指名义的有机稠浊。而屡次等离子清洗会变调导电胶的要素从而严重轻松导电胶描述，容易酿成块状的导电胶衰败，影响封装的可靠性。商讨屡次等离子清洗对导电胶名义描述、芯片粘接强度等的影响，为遴荐合理的等离子管制参数提供了一定的表面参考。

1 小序

陶瓷封装看成一种高可靠的芯片封装方法，在高可靠应用范畴中具有不成替代的独有上风。封装质料会平直影响元器件的可靠性和使用寿命[1-2]。在集成电路的装片工艺经过中，对于遴荐合金焊料熔封的器件，需要遴荐耐受温度杰出300℃的高温导电胶将芯片和外壳底座粘接在一皆。高温导电胶主要由银颗粒、氰酸脂树脂、固化剂等物资构成[3]。在高温固化经过中，液态的氰酸酯树脂的黏度遽然下跌，导电胶中的氰酸酯树脂可能会扩散至键合指，酿成电路外壳的键合指稠浊。该稠浊答允会影响键合可靠性，因此需要去除键合指上的有机稠浊组分，驻扎对键合工艺酿成不良影响[4]。

微波等离子清洗时代看成一种精密干法清洗时代，欺诈高能量的粒子与有机物之间的响应生成易蒸发的小分子气体家具，从而有用去除键合指名义的有机污染物，改善键合指名义性能，加多材料的名义能量[5-6]。与传统溶剂清洗形势比拟，等离子清洗有好多优点，如不污染环境、不需要清洗液体，能加多名义润湿性能，改善附遵守[7]。因此，微波等离子清洗在电子封装范畴中具有紧迫作用。

当今，对于微波等离子清洗工艺对导电胶可靠性影响的商讨还不充分。本文考虑了在1次等离子清洗经过各阶段导电胶结构的变化，对比了微波等离子清洗次数对导电胶微不雅结构及电路可靠性的影响，并分析了屡次清洗酿成的电路失效的相应机理，为遴荐合理的等离子清洗参数提供了一定的表面参考。

2 磨真金不怕火决议

微波等离子体是由使命频率为2.45 GHz 的微波引发工艺气体放电，在正负极磁场作用下的谐振腔体内产生的等离子体。选择不同的工艺气体可产生不同的活性等离子体，如O等离子体、H等离子体。这些活性等离子体对被清洗物进行名义物理轰击与化学响应双重作用，使被清洗物名义生成粒子蔼然态物资。将这些物资经过抽真空排出，从而达到清洗物资名义的主义。由于总共这个词放电经过不需要正负电极，产生的自偏压极小，从根柢上幸免了静电损害，因此微波等离子清洗时代稳健于在半导体芯片封装中应用[8]。

本磨真金不怕火中的微波等离子清洗经过包括氧化管制和还原管制2个规律。经过磨真金不怕火贪图，详情了磨真金不怕火的具体工艺参数：

1）氧化经过遴荐的工艺气体为O2，设置微波等离子清洗功率为800 Wav图片，清洗时期为20 min，气体流量为300 mL/min；

2）还原经过遴荐的工艺气体为H2，设置微波等离子清洗功率为800 W，清洗时期为30 min，气体流量为完成1次氧化经过和1次还原经过为1次微波等离子清洗轮回。磨真金不怕火东谈主员区分对装片后的电路进行1次、2次和3次微波等离子清洗轮回管制，不雅察芯片四周溢出的导电胶描述变化，并与导电胶驱动形态作念对比。

3 磨真金不怕火效率

3.1 微波等离子清洗经过对导电胶描述的影响

微波等离子清洗经过中各阶段导电胶的描述如图1所示。固化后的导电胶呈现典型的银白色，名义较为细巧且无彰着的孔洞，如图1（a）（d）所示。在氧化经过中，高能量的O等离子体一方面会与导电胶中的树脂响应生成小分子易蒸发物资，导致材料中的C、O含量减少。导电胶中的高分子树脂结构遭到轻松，导致导电胶名义出现少许的孔隙，如图1（e）所示。另一方面，有机物的消费使得导电胶上层的银颗粒裸清晰来，会不时和O等离子体响应生成玄色氧化银，如图1（b）所示。氧化银的电阻较大，因此需将银的氧化物还原。在等离子的还原经过中，高能量的H 等离子体与氧化银中的O粒子结合，将玄色的氧化银还原为银白色的银单质，如图1（c）所示。但导电胶还原后因体积延长酿成的缺乏无法申报，故在图1（f）中仍可看到彰着凹坑。

欺诈能量色散X 射线光谱仪（EDX）分析导电胶在等离子清洗经过中各主要元素的含量，效率如表1所示。在经过1次轮回的微波等离子清洗后，导电胶中有机物中的C含量略有减少。这主如果因为在氧化经过中导电胶上层有机物中的C、O 等与高能量的O等离子体响应生成CO、CO2 等小分子物资[9]，这些气态物资在清洗经过中遴荐抽真空形势排出。

综上可知，导电胶经过1次等离子清洗管制后，胶体名义资格了由浅变深再变浅的颜料变化。其名义描述虽无彰着变化，然则由于上层少许有机物的亏空，使得其细巧的微不雅结构出现少许孔隙。

3.2 微波等离子清洗次数对导电胶描述的影响

经过不同轮回次数的等离子清洗管制后的导电胶宏不雅描述如图2所示。经过2次微波等离子轮回清洗后的导电胶名义还是出现彰着的衰败区域。欺诈EDX分析阐明衰败物为导电胶。由于衰败的导电胶较少，在后续的吹扫经过中还是被十足去除，故未在电路里面发现剥落的导电胶。经过3次微波等离子轮回清洗后的电路，其里面导电胶剥落区域权贵扩大，且有彰着衰败的块状导电胶。

除宏不雅描述的相反外，经过不同轮回次数的等离子清洗管制后导电胶的微不雅描述相反也较大，如图3所示。经过屡次等离子清洗管制后，导电胶名义迟缓由较为平整的景色变为凹凸不服的景色。进一步遴荐聚焦离子束建设（FIB）分析导电胶里面的结构，经过不同轮回次数的等离子清洗管制后导电胶里面微不雅描述如图4所示。导电胶的驱动结构中含有大宗的银颗粒，这些银颗粒之间通过具有高强度粘接性能的树脂基体连气儿在一皆，导电胶各区域的纵向界面都是细巧的结构，因而不错保握结构褂讪和较高的粘接强度[10]。经过1次微波等离子清洗管制后，导电胶的里面结构遭到轻松，被轻松的导电胶的厚度约为1.5 μm，而况与下部的导电胶主体之间出现了界面区域。然则该界面区域不彰着，上层导电胶与未遭到轻松的导电胶之间仍然存在较多起到粘接作用的树脂，因而也封锁易衰败。通过图4（c）（d）不错看出，结构遭到轻松的导电胶厚度有权贵加多（从1.5 μm加多至10 μm 和15 μm），其结构也呈现出彰着的疏松多孔景色。

驱动景色和经3次微波等离子清洗管制后的上层导电胶的热失重弧线如图5所示。驱动景色的导电胶在200℃下的失重仅有0.03%，在350 ℃下的失重不杰出1%，阐发出优异的耐高温性。然则当温度杰出400℃后，材料的失重速度遽然飞腾。这是因为在该温度下树脂中的三嗪结构发陌生解，轻松了导电胶交结合构的完好性和褂讪性[11]。经过3次微波等离子清洗管制后的导电胶在500 ℃下仅有不到1%的质料亏空。这阐扬结构中还是基本不存在起到粘接作用的树脂，导致名义结构衰败风险加多，从而出现图2（d）中导电胶衰败的答允。

3.3 屡次等离子清洗管制后导电胶剥落的机理

在对导电胶名义进行屡次O 等离子体管制的经过中，由于在1次等离子清洗经过中导电胶上层的有机树脂还是大部分被去除，形成了多孔结构———如图4（b）所示———再次进行等离子管制时，O 等离子体穿过多孔结构的闲逸不时与基层的导电胶进行响应，使得有机树脂不时消费，导致多孔结构的厚度加多杰出10 μm。导电胶经过屡次的氧化还原后，起到粘接作用的树脂基体还是基本上被全部氧化去除。银颗粒与基层导电胶主体的结合强度镌汰，导致导电胶多孔结构在后续可靠性筛选经过中受到热应力或机械应力的作用时可能发生衰败，形成片状实足物，导电胶剥落的经过如图6所示。

4 可靠性分析

对器件进行微波等离子清洗时，等离子体的氧化、还原作用区域主要连合于裸露在芯片周围的区域。芯片的尺寸越大，裸露区域面积的占比越小[11]。而未裸露的导电胶被芯片讳饰，等离子清洗竟然不会轻松芯片底部的导电胶，因此芯片的粘接强度并未下跌。完成电路封装后，针对经过不同次数等离子清洗管制的电路进行剪切力测试，发现芯片粘接强度无彰着变化。

由于经过屡次微波等离子清洗后的导电胶上层结构疏松，在资格温度冲击及机械应力时上层的导电胶将发生衰败，形成可挪动的导电实足物。这种实足物会平直导致颗粒碰撞噪声检测磨真金不怕火失效，而况带来器件里面的互连短路风险。对于大尺寸芯片的贴装工艺，装片胶的使用量更多，键合引线愈加密集，胶皮衰败会带来更高的短路风险[12]。

5 论断

在微波等离子清洗经过中使用的高能量的O 等离子体会与导电胶中的有机物响应，导致导电胶结构出现变化。导电胶经过1次微波等离子清洗后，天然其要素和结构发生了微小变化，然则未出现彰着的衰败答允，因此1次微波等离子清洗不会对电路的可靠性酿成影响。在经过屡次微波等离子清洗后，导电胶上层中起粘接作用的有机物会发生响应至十足消费，导致块状的导电胶衰败。衰败后的导电胶如果搭在键合丝上av图片，会引起电路短路。跟着微波等离子清洗次数的加多，导电胶的粘接结构将发生更大变调，有可能影响器件在温度轮回、热冲击以及机械冲击、振动等磨真金不怕火后的可靠性，包括引起粘接强度、水汽等方面的恶化。此外，微波等离子清洗工艺参数（如氧化、还原时期及功率）对清洗后名义结构的影响还有待进一步的商讨。