在半导体封装制程中,塑封(Molding)是保护芯片并实现其与外部环境隔离的关键环节。然而,许多封装厂在量产中都会遇到一个棘手的痛点——塑封分层(Delamination)。封装体在后续的回流焊、温度循环或潮湿环境下,芯片表面与塑封料之间出现界面分离,轻则影响散热和电气性能,重则直接导致芯片报废。究其根源,问题往往出在塑封之前——引线框架和芯片表面那些肉眼看不见的有机污染物、氧化物和微尘颗粒,正是引发分层的“隐形杀手”。这也解释了为什么越来越多的半导体封装产线,在塑封前必须引入等离子清洗机这道关键工序。

传统封装工艺中,塑封前的表面处理长期依赖化学溶剂清洗或简单的物理擦拭。但这些方式在面对现代高密度、精细化封装时已力不从心。化学溶剂难以彻底清除引线框架表面的纳米级有机污染物和氧化膜,还容易在微细结构间留下残留物;而物理擦拭不仅效率低下,更可能对精密的引脚造成二次损伤。更关键的是,引线框架在经历电镀、输送、储存等环节后,表面会吸附油脂、环氧树脂溢料等污染物,形成一层极薄的隔绝层。这层“隐形屏障”会严重削弱塑封料与芯片及引线框架之间的结合力,使得后续塑封材料无法与基材形成牢固的共价键键合,分层风险由此埋下。
等离子清洗机的出现,为这一难题提供了根本性的解决方案。其工作原理并不复杂:在真空腔体内注入工艺气体(如氧气、氩气等),通过射频电源激发产生高活性的等离子体。等离子体中的离子、电子和自由基等高能活性粒子,一方面通过物理轰击去除引线框架表面的微尘颗粒和氧化物,另一方面通过化学反应将有机污染物分解为气态小分子并由真空系统抽走。整个过程是干法处理,无需任何化学溶剂,不会产生废液,也不会在工件表面留下残留。
等离子清洗机在塑封前的核心价值,远不止“洗干净”那么简单。研究表明,等离子清洗能有效对引线框架表面进行微处理,提高其表面的微观粗糙度和浸润性,促进塑封料与引线框架表面的共价键键合,从而显著提高粘接强度。同时,等离子体中的高能粒子还能活化材料表面,将原本“疏水”的惰性表面转变为“亲水”的高表面能状态。这意味着在塑封过程中,环氧塑封料能够更好地在芯片表面铺展、浸润,形成紧密无隙的结合,从根源上杜绝分层和气泡的产生。实际应用中,经过等离子清洗优化后,器件经温度循环测试的分层率可由高位降至极低水平。
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在实际量产中,等离子清洗机可灵活嵌入封装产线的塑封工序前,实现全自动在线式连续处理。以晟鼎股份的等离子清洗设备为例,其产品线涵盖真空等离子清洗机、微波等离子清洗机等系列,专为半导体封装工艺研发。设备可针对引线框架、芯片、基板等不同物料,精确调控功率、气体比例和处理时间,确保每一批次处理效果的一致性。在芯片粘接、引线键合、塑封等多个关键节点,等离子清洗都能发挥不可替代的作用。更重要的是,整个工艺主要消耗电能和少量工艺气体,不涉及有毒有害化学品,符合现代绿色制造的理念。
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从“被动应对分层”到“主动预防缺陷”,等离子清洗机正在成为半导体封装塑封前不可或缺的标配工艺。随着芯片封装向更高密度、更小尺寸持续演进,塑封料与基材之间的结合强度要求只会越来越高。而等离子清洗机凭借其非接触、无损、高效、环保的独特优势,正在帮助越来越多的封装企业从根本上解决塑封分层和气泡等良率杀手。晟鼎股份作为国家级专精特新“小巨人”企业,持续深耕等离子表面处理技术,致力于为半导体封装行业提供可靠的等离子清洗机整体解决方案,助力封装良率稳步提升。
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