塑料球栅阵列(BGA)封装前的等离子清洗

塑料球栅阵列封装技术又称BGA,是球形焊点按阵列分布的封装形式,适用于引脚数越来越多和引线间距越来越小的封装工艺,被广泛应用于封装领域,但是BGA焊接后焊点的质量是BGA封装器件失效的主要原因。这是因为焊接表面存在颗粒污染物和有机氧化物,导致焊球分层和焊球脱落,严重影响BGA封装的可靠性。

等离子与被清洗物体的作用原理

放电形成的等离子体中包括电子、正离子、亚稳态的分子和原子等,当等离子体与被清洗的物体表面相互接触时,一方面利用等离子或等离子激活的化学活性物质与材料表面污物进行化学反应,如用等离子体中的活性氧与材料表面的有机物进行氧化反应。图2分别是氧等离子体和氢等离子体清洗过程原理图,图1(a)表示氧等离子体与材料表面有机污物作用,把有机污物分解为二氧化碳等。图1(b)表示氢等离子与表面氧化物作用,把氧化物还原并生成水等。

等离子体化学清洗示意图

(a) 氧等离子体清洗有机污物 (b) 氢等离子体清洗氧化物

等离子体化学清洗示意图

另一方面利用等离子的高能粒子对污物轰击等物理作用,如用活性氩等离子体清洗钢铁表面污物,轰击使其形成挥发性污物被真空泵排出,如图2所示。

氩等离子体清洗物理作用示意图

氩等离子体清洗物理作用示意图

采用Ar和H2的混合气体进行几十秒的在线式等离子清洗,可以去除焊接表面的污染物,降低焊点失效的概率,提高封装的可靠性。

用氢等离子清洗还原BGA焊球上的氧化物,工艺简单,无需高温,对器件损伤小,无需清洗和干燥,而且清除效果好,生产效率也很高。