Plasma等离子清洗机工作原理.ppt

Plasma工作原理介紹 工作原理清洁效果的检验 PullandSheartests Watercontactanglemeasurement AugerElectronSpectroscopicAnalysisPlasma机构原理圖Plasma產生的原理Plasma產生的條件Ar O2Plasma的原理PlasmaProcessPlasmaParameter pc32系列 Plasma功效 早期 日本为了迎合高集成度的电子制造技术 开始使用超薄镀金技术 镀金厚度小于0 05mm 但问题也随之而来 当DM工艺后 经过烘烤 使原镀金层下的Ni元素会上移到表面 在随后的WB工艺中由于这些Ni元素及其他沾污会导致着线不佳现象 甚至着不上线 漏线 少线 第一点剥离 第二点剥离 Plasma清洗机也就随之出现 初版 劉卓更新版 彭齊全 工作原理 當chamber內部之壓力低到某一程度 約10 1torr左右 時 氣態正離子開始往負電極移動 由於受電場作用會加速撞擊負電極板 產生電極板表面原子 雜質分子和離子以及二次電子 e 等 此e 又會受電場作用往正電極方向移動 於移動過程會撞擊chamber內之氣體分子 ex Ar原子 等 產生Ar 等氣態正離子 此Ar 再受電場的作用去撞擊負電極板 又再產生表面原子以及二次電子 e 等 如此周而復始之作用即為Plasma產生之原理 13 56MHz Ar e Ar e PCB Ar 高頻電極 地極 檢驗方法 PullandSheartest PullandSheartest應用最為廣泛 根据推力值可以判定Plasma效果如何 如果效果較差則推力值會小 根据拉力值可以判定Plasma效果如何 如果效果差則拉力值小 檢驗方法 PullandSheartest 應用最為廣泛 當一滴水珠滴到未清洗的基板上時的擴散效果會很差 而經清洗后的基板則會很好 ContactAngle 2 最高點 檢驗方法 PullandSheartest AugerElectronSpectroscopic AES 此測試為Pad表面材料的分析 Plasma清洗前后的Pad表面材料會發生明顯變化 此方法可以測定Pad表面材料的成分 是目前最好的Plasma效果測試手段 但設備昂貴 Plasma机构原理圖 Plasma產生的條件 足夠的反應氣體和反應气壓反應產物須能高速撞擊清洗物的表面具有足夠的能量供應反應后所產生的物質必須是可揮發性的細微結合物 以便于VacuumPump將其抽走Pump的容量和速度須足夠大 以便迅速排出反應的付產品 及再填充反應氣體 O2Plasma O2是利用自由原子以化學方法蝕除有機物的 O2 e 2O eCO2 H2O e優點 清洗速度比較快 并且清洗的效果顯著 比較干淨缺點 不适宜易氧化的材料的清洗 有机物 ArPlasma 利用比較重的離子 以物理方法打破有機物脆弱的化學鍵並是表面污染物脫離被清洗物表面 清除有机物得方程式為 Ar e Ar 2e Ar CxHy優點 由于Ar為惰性氣體 不會氧化材質 因而被普遍使用缺點 清洗效果較弱 因此O2 Ar的效果比較好 PlasmaProcess EnergeticProcess 積极的處理 适合于Etching cleaning ModerateProcess 中等的處理 适合于表面活化 PlasmaParameter Pc32系列 Electrodeconfiguration 形成電場 Processgasselectedforuse Ar Flowrate pressureofselectedgas 2cc min AmountofRFenergyappliedtothevacuumpumpVacuumchamberthresholdpressure 0 2Mpa Plasma功效 W B的主要污染物為 SMT殘留物 松香 主要成分為Polyethylene 聚乙烯 Polypropylene 聚丙烯 等有机物 癸烷 SMT清洗液殘留物 主要成分 Pdystyrene 聚苯乙烯 Mylar 聚酯薄膜 等有机物 金屬表面氧化物 已經硬化的光敏元素 如 焊錫等無机物 空气中的各种有机無机顆粒及基板表面的殘留液体 PLASMA對所有的有机物都有明顯得清洗作用 但是他對硬化焊錫等無机物卻物能為力 表面活化 表面活化主要用于聚合體 Polymers 通過Plasma的洗 在O2或ArPlasma中進行短暫的暴光即可 可以增加表面的粘著力 原理 通過Plasma 清除表面的污染物 使其表面變粗 可以暴露出更多的表面區域 以建立miniaturedipoles 微形的雙極子 從而增加電性的粘著力 具体請見 目前使用的Ar的成份 Ar 99 99 N2 55ppmO2 10ppmH2 5ppmH2O 20ppm總的碳含量 10ppm Ar的純度與清洗的效果 在Plasma清洗時 首先利用Vacuumpump將Chamber內的空氣抽至設定的gasstable 不可能將空氣完全抽空 然后就開始注入Ar 當Ar的含量達到設定的體積后 通過監控Chamber的壓力值 RFON Plasma產生 因而 在反映中Ar與一定數量的空氣同時存在 當Ar的純度不足 即空氣的成分稍多時 也不會有太多的影響 Ar分子數量分子間隔 NormalizedEnergyDistribution 分裂分子所須的能量 Dissociation 原子離子化所需的能量 Ionization 實際應用 1 目前PLASMA用于W B之前清洗基板上附著的有机物 如FLUX的殘留 清洗劑的殘留 Epoxyoutgas等 以利于打線 其原理如下 Ar e Ar 2e Ar CxHy清洗后的基板 可用打線后測推拉力來Monitor其清洗效果 實際應用 2 用于W B之后 Moding之前2 1主要作用 活化基板 增加接触面積 提高表面分子的物理活化性 以利于Moldingcompound與基板的結合 2 2其原理如下 Ar e Ar 2e Ar CxHy Plasma參數 0 2torrpressure 75wattspower 113lpmvacuum Plasma效果表 Bondyield 未經Plasma結果 經Plasma后效果 N1 B點斷線WB C點斷線2L 第二點翹線N2 D點斷線 Plasma對拉力測試的影響 結論 綜上所述 在WireBonding著線之前進行PLASMA清洗 可以相當程度的降低著線失效率 同時還能夠提高著線質量 增大WirePull值提高產品的可靠性和穩定性 如果著線失敗的原因是由于基板表面殘留液 PAD表面氧化物 或其他有机污染物造成的 那么ArgonPLASMA將會對這些污染物進行很好得處理 並最大限度地蝕除污染物 從而提高著線質量 目前HYBIRD所使用PLASMA ArgonPlasma pc32P M 使用場合 WireBonding之前及Molding之前 主要作用 清除基板表面污染物 W B之前PLASMA主要蝕除PAD上氧化物 清除表面雜質 同時增加PAD表面粗糙度和接触面積 從而提高著線可靠性與穩定性 Molding之前主要是增加表面洁淨度与接触面積 以便改善表面分子活性 參數設置 Power 300WPressure 0 22T