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随着半导体芯片封装技术的发展，倒装芯片封装技术，其杰出的电气和热性能，高 I/O 引脚数，以及其封装集成较高的优势，使其在芯片封装行业中得到了快速的发展。芯片的高密度引脚封装也其对封装可靠性也提出了更高的要求，而在 Flip-Chip 工艺过程中基板上的污染物和氧化物是导致封装中基板与芯片 Bump 键合失效的主要因素。为使芯片与基板能达到有效的键合，在 Bond 之前将基板进行 plasma 清洗，以提高其键合的可靠性。通过介绍 plasma 清洗原理、过程，以及水滴角，推力测试等实验，论证了在 Flip-Chip Bond 之前对基板进行 plasma 清洗能有效的提高产品键合的可靠性。

随着现代电子制造技术的发展，Flip – Chip Bond 封装技术得到了广泛的应用，但问题也随之而来，因前端工艺的需要，生产过程中避免不了在基板上残留一些有机物或其他污染物，而且在烘烤工艺中也会使基板 pad 金手指镀金层下的 Ni 元素上移到表面。如不能有效的去除这些污染物，会使随后在 Flip– Chip Bond 工艺中导致芯片上 Bump 与基板 pad 键合不佳、分层，甚至出现键合焊接不上(漏焊，少焊)的情况。而传统清洗工艺中的湿法清洗如 CFC 清洗、ODS 类清洗等因环境、成本的限制以及现代电子组装技术、精密机械制造的进一步发展，对清洗技术提出更的要求。相对于传统的湿法清洗，干法清洗特别是以等离子清洗技术为主的清洗技术在这些方面有较大优势。

1 Plasma清洗原理

通常物质以固态、液态、气态 3 种状态存在，而 Plasma 是物质存在于 3 种物质状态之外的另一种状态，及在一些特殊的情况下物质原子内的电子脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态。它的清洗原理就是在一组电极施以射频电压，区域内的气体被电极之间形成的高频交变电场激荡下，形成等离子体。活性等离子对被清洗物进行物理撞击或化学反应作用，使被清洗物表面物质变成粒子和气态物质，然后在经过抽真空排出，以达到清洗目的。

Plasma 清洗过程中与材料表面产生的反应主要有两种方式，一种是靠等离子对被清洗件表面作纯物理撞击作用。常用的气体有不活泼气体如氩气(Ar)、氮气(N 2 )等。另一种则是靠等离子中的自由基来做化学反应，常用的活泼气体有氢气(H 2 )、氧气(O 2 )等。

a)图示 1，表示氩气(Ar)等离子体以纯物理撞击方式来打破有机物的化学键并使表面污染物脱离基板。研究表明在压力较低时，离子的能量越高，因而在物理撞击时，离子的能量越高，撞击作用越强，所以若要以物理反应为主时，应在较小压力下来进行反应，这样清洗效果较好。

b) 图示 2 表示活性气体 O 2 在电离情况下，其等离子体里的高活性自由基与材料表面做化学反应，且在压力较高时，对自由基的产生较有利，所以若要以化学反应为主时，应选择在高压下进行反应。

2 实验验证

在选取氧气和氩气作为 plasma 清洗条件时，综合考虑产品元件，以及氧气 plasma 清洗过程中容易在清洗元件表面产生新的氧化物，造成二次污染，而氩气等离子清洗的机理是通过粒子动能产生的物理清洗且氩气是惰性气体，在等离子清洗中不会与产品元器件发生化学反应，可以保持元件表面的化学纯净性，不会造成二次污染。所以以下实验只选用单一气体氩气作为 plasma 清洗的工艺气体。

2． 1 水滴角

实验方案:本实验通过对未清洗，传统(超声波 + 电子氟化液)湿清洗、plasma 清洗的三种状态下的基板分别进行水滴角测试，对水滴角大小来判定清洗效果。

实验条件:10 等级无尘室，传统清洗与 plasma 清洗分别在清洗后 30 分钟进行水滴角测量。

实验设备:运用 Phoenix-Pico/Nano 型号的接触角测定仪进行水滴角大小进行测定。

实验材料:基于 AL 2 O 3 的陶瓷基板。