塑料球柵陣列(BGA)封裝前的等離子清洗

塑料球柵陣列封裝技術又稱BGA,是球形焊點按陣列分布的封裝形式,適用于引腳數越來越多和引線間距越來越小的封裝工藝,被廣泛應用于封裝領域,但是BGA焊接后焊點的質量是BGA封裝器件失效的主要原因。這是因為焊接表面存在顆粒污染物和有機氧化物,導致焊球分層和焊球脫落,嚴重影響BGA封裝的可靠性。

等離子與被清洗物體的作用原理

放電形成的等離子體中包括電子、正離子、亞穩態的分子和原子等,當等離子體與被清洗的物體表面相互接觸時,一方面利用等離子或等離子激活的化學活性物質與材料表面污物進行化學反應,如用等離子體中的活性氧與材料表面的有機物進行氧化反應。圖2分別是氧等離子體和氫等離子體清洗過程原理圖,圖1(a)表示氧等離子體與材料表面有機污物作用,把有機污物分解為二氧化碳等。圖1(b)表示氫等離子與表面氧化物作用,把氧化物還原并生成水等。

等離子體化學清洗示意圖

(a) 氧等離子體清洗有機污物 (b) 氫等離子體清洗氧化物

等離子體化學清洗示意圖

另一方面利用等離子的高能粒子對污物轟擊等物理作用,如用活性氬等離子體清洗鋼鐵表面污物,轟擊使其形成揮發性污物被真空泵排出,如圖2所示。

氬等離子體清洗物理作用示意圖

氬等離子體清洗物理作用示意圖

采用Ar和H2的混合氣體進行幾十秒的在線式等離子清洗,可以去除焊接表面的污染物,降低焊點失效的概率,提高封裝的可靠性。

用氫等離子清洗還原BGA焊球上的氧化物,工藝簡單,無需高溫,對器件損傷小,無需清洗和干燥,而且清除效果好,生產效率也很高。