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等離子清洗技術在半導體封裝引線鍵合的應用
在現代半導體封裝工藝中，引線鍵合(Wire Bonding)技術作為一種關鍵的互連工藝，廣泛應用于芯片與封裝基板之間的電氣連接。隨著集成電路集成度不斷提高，芯片引腳數量持續增加，引腳間距不斷減小，這對鍵合工藝提出了更高的要求。等離子體處理已廣泛應用于引線框架和基板在引線鍵合前的預處理，以增加引線鍵合的拉力強度和均勻性，提高可靠性。不斷縮小的封裝尺寸和相應的焊盤幾何形狀和間距的減小決定了鍵合表面必須妥善制備且無污染，以形成可靠的鍵合。
引線鍵合工藝概述
引線鍵合(Wire Bonding)目的：為了使芯片能與外界傳送及 接收信號，就必須在芯片的接觸電極與框架的引腳之間，一一個對應地用鍵合線連接起來。這個過程叫鍵合。
在半導體封裝工藝流程中，引線鍵合是確保芯片與外部電路導通連接的關鍵環節，直接關系到封裝產品的可靠性和性能。
引線鍵合中的主要挑戰
隨著半導體器件集成度的不斷提高，引線鍵合工藝面臨諸多挑戰：
1.污染物影響：芯片和引線框架表面可能存在的各種污染物，包括有機物、金屬離子、顆粒物等，會嚴重影響鍵合強度和可靠性。
2.表面活性不足：未經處理的材料表面通常具有疏水性和惰性，導致粘結性能差，容易在界面產生空洞，降低熱傳導能力。
3.精細結構要求：隨著封裝尺寸縮小，焊盤幾何形狀和間距減小，鍵合表面必須無污染且適當處理，以確保可靠的鍵合。
4.材料多樣性：不同材料（如銅、鋁、金等）的引線鍵合對前處理工藝有不同的要求，增加了工藝復雜性。
等離子清洗技術原理
等離子體是由正離子、負離子、自由電子等帶電粒子和不帶電的中性粒子（如激發態分子和自由基）組成的部分電離的氣體。由于其正負電荷總是相等，因此被稱為等離子體。這也是物質存在的第四種基本形態。
等離子清洗在引線鍵合前處理中的應用
等離子清洗在引線鍵合前處理中的應用主要體現在以下幾個方面：
去除污染物：真空狀態下的等離子作用能夠基本去除材料表面的無機/有機污染，包括有機物、氧化物等。
提高表面活性：等離子清洗可以提高材料的表面活性，增加引線的鍵合能力，防止封裝的分層。等離子清洗后，對工件芯片進行接觸角測試，未進行等離子體清洗的工件樣品接觸角在82.8°；經過等離子體清洗后，接觸角下降到17°。這表明等離子體清洗對封裝中芯片的表面處理有明顯效果。
等離子清洗技術相比傳統的清洗方法具有以下優勢：
1.環保性：等離子體清洗工藝中不使用任何化學溶劑，因此基本上無污染物，有利于環境保護。
2.處理范圍廣：等離子清洗的特點是不分處理對象的基材類型均可進行處理，對金屬、半導體、氧化物、有機物和大多數高分子材料也能進行很好的處理。
3.清洗均勻性：等離子清洗具有良好的均勻性和重復性，清洗效果穩定可靠。
4.可控性強：等離子清洗的可控性強，可以根據不同材料和污染物選擇合適的工藝參數。
5.提高鍵合強度：等離子清洗可以顯著提高引線鍵合的拉力強度和均勻性，減少鍵合分離的風險，提高封裝的可靠性和壽命。
6.減少缺陷：等離子清洗可以有效去除芯片和引線框架表面的污染物，減少鍵合過程中的缺陷，提高封裝的良品率。
7.改善界面特性：等離子清洗可以改善芯片和引線框架之間的界面特性，提高粘結性能，減少界面空洞，改善熱傳導能力。
*片式真空等離子清洗機
等離子清洗技術作為一種先進的干法清洗方法，在半導體封裝引線鍵合前處理中發揮著不可替代的作用。芯片在引線框架基板上粘貼后，要經過高溫使之固化。如果芯片表面存在污染物，就會影響引線與芯片及基板間的焊接效果，使鍵合不完全或粘附性差，強度低。在引線鍵合前運用等離子清洗，會顯著提高其表面活性提高鍵合強度及鍵合引線的拉力均勻性。
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