Plasma Clean (電漿清洗Before WB)
在密閉真空中充入少量Ar、H2、O2中的一種或幾種氣體，利用RF power在平形板電極形成電場(chǎng)使電子來(lái)回震蕩，電子激發(fā)并電離氣體產(chǎn)生電漿，撞擊基板和芯片表面，與污染物產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)，利用氣體流通將污染物去除。電漿清洗使表面微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生官能基或達(dá)到一定的粗糙度，增加不同材料之間的結(jié)合力，增加焊點(diǎn)的可靠性以及基板與塑封材料之間的結(jié)合力，從而提高產(chǎn)品的可靠度、增加使用壽命。
Plasma Clean示意圖
電漿清洗主要分以下幾種
1. Argon Plasma
純物理作用、物理撞擊可將表面高分子的鍵結(jié)打斷，形成微結(jié)構(gòu)粗糙面。
2. Oxygen Plasma
具有化學(xué)作用，可以氧化燃燒高分子聚合物，或者形成雙鍵結(jié)構(gòu)的官能子，可表面改性。
3. Hydrogen Plasma
具有還原性作用的氣體，可以還原被氧化的金屬表面層。
4. Mix Gas Plasma
組合上述氣體種類，可達(dá)到特殊官能基的形成。
Ar & H2混合氣，借由物理撞擊對(duì)表面的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生活化作用，并形成粗糙面增加結(jié)合力。Wire Bond工序前，采用此種清洗方式，可以增加焊點(diǎn)的結(jié)合力。
O2 & H2混合氣，對(duì)金屬面形成OH-基，Molding 工序前，采用此種清洗，可以增加與Compound間的結(jié)合力。
電漿清洗三種原理
點(diǎn)擊視頻鏈接: Plasma Cleaning.mp4
Wire Bonding(邦定)
WB是封裝工藝中最為關(guān)鍵的一步，主要目的是利用金線(Au)、鋁線(Al)或銅線(Cu)，把芯片上的Pad和基板上Finger通過(guò)焊接的方法連接起來(lái)。焊接方式有熱壓焊、超聲鍵合和熱超聲焊等，這里主要介紹熱超聲焊。
熱超聲焊的主要材料為金線，成分為99.99%的高純度金，線徑一般為0.8mil，1.0mil，1.3mils，1.5mils和2.0mils等。利用超聲振動(dòng)提供的能量，使金絲在金屬焊區(qū)表面迅速摩擦生熱，產(chǎn)生塑性變形，破壞金屬層界面的氧化層，兩個(gè)純凈的金屬界面緊密接觸，在鋼嘴壓力作用下，達(dá)到原子間緊密鍵合，形成牢固的焊接。
熱超聲焊
球焊的主要過(guò)程如下圖:
1) 打火桿在瓷嘴前打火，將金線燒熔成球；
2) 第一焊點(diǎn)：金球在鋼嘴施加的一定壓力和超聲的作用下，與芯片pad連接，形成焊球(Bond Ball)；
3) 第一焊點(diǎn)完成后，夾持金線的夾子松開(kāi)，鋼嘴牽引金線上升，并按程序設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而形成一定的線型（Wire Loop）。
4) 第二焊點(diǎn)：鋼嘴運(yùn)動(dòng)到基板Finger上方，在超聲作用下，下壓到在基板的Finger上，形成魚(yú)尾(Wedge)形的連接；
5) 第二焊點(diǎn)完成后，鋼嘴向上運(yùn)動(dòng)，拉出一定長(zhǎng)度的金線(為下一步燒球做準(zhǔn)備)，夾子閉合，金線與Finger的連接被切斷。
6) 回到第1)，進(jìn)入下一焊接循環(huán)。
WB四要素：壓力（Force）、超聲功率（USG Power）、時(shí)間（Time）、溫度（Temperature）。
金絲球焊過(guò)程示意圖
金線焊接完成后的基板效果如下圖。
球焊后的基板和芯片，金絲及第一、第二焊點(diǎn)圖
點(diǎn)擊視頻鏈接: Wire Bonding.mp4
下一章節(jié)，我們會(huì)繼續(xù)SiP的工藝流程，講述Molding（注塑），敬請(qǐng)關(guān)注。
