铜合金以其优良的导热、导电、力学性能及低成本因素,已经成为集成电路塑料封装中最主要的引线框架(leadframe,LF))材料。近年来,随着封装成本压力的不断增大,引线框架从全镀银(载体和管脚均镀银)全面转向环镀银(在管脚镀银和载体焊线区域镀一圈银)和选镀银(在管脚镀银和管脚焊线区域选镀银),并且在积极开发裸铜框架(无镀银框架)。然而,铜合金具有很高的亲氧性,极易发生氧化现象,形成氧化膜。另外在封装过程中要经受150~250℃的温度,加剧了铜引线框架的氧化,会引起氧化膜剥离并最终导致封装失效,而且框架表面的氧化膜也是塑料封装产品在回流焊工艺中导致分层和裂纹的主要因素之一,因此,裸铜框架的抗氧化管控是应用于封装的关键。
铜引线框架等离子清洗
等离子清洗不仅可以清除芯片和引线框架表面的污垢和氧化物,还可以激活表面,使接头表面更加牢固。这是改善引线键合和塑性密封性能的重要方法。
等离子清洗原理
等离子清洗机通过外部施加的高频电场产生加速度,导致气体电离。辉光放电形成的等离子体中有电子、正离子、亚稳分子和原子等。
当等离子体与待清洁物体表面相互作用时,一方面,等离子体或由等离子体激活的化学活性物质用于与材料表面的污垢进行化学反应,例如等离子体中的活性氧与材料表面上的有机物质之间的氧化反应。等离子体与材料表面的有机污垢发生反应,并将有机污垢分解为二氧化碳、水等进行排除。另一方面,等离子体的高能粒子用于轰击污垢和其他物理效应,例如用活性氩等离子体清洁物体表面的污垢,轰击使其形成挥发性污垢,由真空泵排出。在实际生产中,同时使用化学和物理方法进行清洗,清洗速度通常快于物理清洗或单独使用化学清洗。在引线框架封装过程中,可以使用混合氩和氢的物理和化学清洗方法,但考虑到氢的爆炸性,需要严格控制混合气体中的氢含量。
通过对等离子清洗前后铜引线框架水滴角的对比试验分析研究,清洗后引线框架的水滴角将显著减小,可以有效去除其表面的污染物,氧化物和颗粒,并对提高引线键合强度、减少封装过程中的分层现象具有明显效果,从而为提高芯片本身的质量和使用寿命提供相应的参考,可以促进封装行业更快的发展。