水基清洗剂配合喷淋清洗工艺,为了达到标准的干净度和对金属材料、非金属材料、化学材料兼容性要求,需要对清洗喷淋的压力、喷淋角度方向、清洗剂温度浓度等等参数进行严格地规范,才可全面技术要求。因为技术要求高,往往清洗的工艺窗口非常窄小,每一项指标都需严格控制。
只有将各类工艺条件和参数,控制在确定的范围,才能终的清洗结果是理想的预期值。
关于清洗干净度,应特别关注芯片底部、器件底部残留物的清除状况,只有将micro gap的残留物清除才可真正实现残留物的完全清除而达到干净度的高要求。
清洗干净度的评价和评估
往往采取两个方式:1.裸眼经40~100倍的显微放大观察清洗物表面残余物的状况,以见不到残余物为评判依据。2.使用表面离子污染度检测方式对被清洗物表面进行检测,以检测的数据比照技术指标要求评价。在实际生产应用中,特别关注低托高,micro gap。比如说在器件底部,包括Chip件、QFN底部,芯片或者是倒装芯片底部残留物的去除状况。往往当这些底部的残余物能够有效去除,那么其他部位的残余物也应可以评判为完全去除。QFM和芯片底部采用机械方式打开,观测底部残留物的状况来评判干净度,为了达到Micro gap的托高底部的残留物清除,清洗剂物理化学特性(比方说表面张力)和清洗设备喷淋的角度、压力、方向以及喷淋的时间温度都对底部清除污垢有很大的影响度
清洗剂和漂洗水的泡沫
因为清洗剂和漂洗水在喷淋机中处在高温高压下运行,非常容易产生泡沫,泡沫过多影响机器的正常运行和状态观察。所以,清洗剂的泡沫允许在一定范围而清洗机喷淋压力稳定,如果泡沫过多或者难以消除,清洗剂中含着的气泡和空气,会降低清洗喷淋压力,影响清洗效果。漂洗水的泡沫也值得关注,同样的道理,只要泡沫能够有效的排除,不影响清洗剂的工作状态和设备运行的观测
关于在线喷淋式清洗机运行中所产生的气味
喷淋清洗机在运行状态中,机内处于负压状态,空气应该从机外向机里流动,以此正常状态,清洗剂的味道不应在机外扩散和蔓延,影响作业环境和人员感受。如果发现清洗剂的气味逸出蔓延,应调整机内的负压状态来实现防止清洗剂外泄,作业环境的清洁和空气质量
随着人工智能(AI)和物联网(IoT)两大领域兴起,给人们的生活和工作带来便利和变化,同时半导体行业也迎来新增长周期。2016年世界半导体营收高达3389亿美元,其中以中国和日本为首的亚太地区市场出现高速增长,中国市场增速高达9.2%位列世界。但在我国半导体行业快速发展的同时暴露出我国半导体全行业与国外技术的较大差距,如设备方面的光刻机国际的技术已经到5nm级别,而我国仅能做到28nm级别,相差三代。材料方面包括硅片、光刻胶、研磨材料、溅射靶材、化学气体、化学材料等都存在差距。这些不利于我国半导体产业的健康发展和国际竞争,为了尽快改变这种技术、材料、设备落后,受制于人的不利局面,我国出台了不少半导体产业扶持的政策和规划,从国家层面给予半导体行业大力的支持,如2014年6月《国家集成电路产业发展推进纲要》系统的阐述了对集成电路产业的支持政策及目标、同年9月启动国家集成电路产业投资专项基金(总计规模已超过3千亿元),2015年《中国制造2025》、《关于实施新兴产业重大工程包的通知》,2016年《人民共和国国民经济与社会发展第十三个五年规划纲要》等均对半导体产业有的规划和部署
目前半导体器件封装业的清洗剂主要是采用碱性水基清洗剂和中性水基清洗剂。
半导体封装焊接辅料残留物主要是松香和有机酸,松香和有机酸都含有羧基能与碱性清洗剂中的碱性成分发生皂化反应生成有机盐,因此碱性清洗剂对半导体器件的助焊剂残留物有良好的清洗效果。
但随着半导体的发展和特殊功能的需求,一些器件上组装了铝、铜、铂、镍等敏感金属、油墨字符和特殊标签等相当脆弱的功能材料。这些敏感金属和特殊功能材料在碱性环境下,容易被氧化变色或溶胀、变形和脱落等,因此限制了碱性水清洗剂在半导体封装清洗业的广泛使用。
当今电子产品的发展和应用越来越广泛,几乎涉及到人类所有的现代生活。特别是电子产品的微型化、功能化和智能化等发展给人类生活带来了更多便利和舒适,对人们的生活产生了深远的影响。但电子产品从元器件、组件生产到整机的制造组装等过程都会存在被污染或产生污染。污染物在潮湿或存在电位差的条件下,将会引起化学腐蚀或电化学腐蚀出现漏电流或离子迁移;在高温、高强电流条件下会出现电迁移,这些对电子产品的性能、稳定性及寿命产生影响
电子组装污染物的危害
因为元器件的微型化、间距密集和导线间的电磁场力的存在,电子组装的可靠性越来越受到关注。因电子组装产生的污染物对电子设备危害的潜在风险也同时得到了足够的关注和需要避免。
在电子组装过程主要是极性(离子)污染物的危害。极性污染物易吸收同样是极性分子的水份形成酸性的局部环境,从而会电离出电荷的正、负离子,导致元器件腐蚀,表面绝缘电阻下降。在电位差的作用下,污染物中的带电的金属离子会发生电化学迁移、电迁移等。
电化学迁移失效机理有三要素1.离子残留2.电位差3.潮气,是带电离子在电磁场影响下通过助焊剂残残留、桥接导体等发现的迁移。电化学迁移会引起枝状晶体生长,枝状晶体生长时表面绝缘电阻降低,当枝晶生长严重时将出现漏电流或电气短路。
电迁移发生的三要素1.高强电流2.移动的金属原子3.高温,在电场影响下电子迁移造成金属离子在金属导体中移动的现象。电子的运动从阴极流向阳极,当电子的动量被转移到附近活跃的离子时,中断或间隙就在导体中形成,阻止了电流流过甚至形成开路失效。当在有限空间互联数量增加时,极性污染物能使导体桥接,导体桥接有利于离子的持续运动,通电或加温都导致电迁移加速。电子元器件的微型化,将导致电迁移的风险增加。
非极性(非离子)污染物分子没有偏心电子分布,在潮湿的环境不会电离出带电离子,因此不会出现化学腐蚀或电气故障。但会导致可焊性下降,影响焊接点外观及可检测性。焊接时部分树脂会在焊接温度下发生高温分解、氧化作用或不可预的聚合反应,形成改性的非离子污染物残留,这些残留即使在清洗后也不易脱离,留下白色或棕褐色残留物。白色残留物有趋向于吸湿性和导电性,在潮湿的环境下,敏感电路上会潜在的造成电流泄漏和杂散电压失效A。如果助焊材料的活性物质还存在于白色残留物中,在湿气环境下会发生电离,导至电化学迁移B。
当非极性污染物通过尘埃吸附了极性污染物,具有了极性污染物的特性也将导致电化学迁移或电气故障,如粘接剂残留、手指印油和油脂。同时油和油脂会导致可焊性下降。
微粒状污染物主要是导致焊点牢固性、焊接质量的下降,增加焊接时出现拉尖或桥接等风险,同时微小焊料球锡珠可能会导致导体间电气短路