[發明專利]一種提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法

無效

• 申請號: 201110309658.7
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN102354670A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 李海峰;秦琳玲
• 申請（專利權）人: 無錫世一電力機械設備有限公司
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L21/50;H01L21/48
• 代理公司: 蘇州市新蘇專利事務所有限公司 32221
• 代理人: 楊曉東

技術領域

本發明涉及半導體芯片領域，尤其涉及半導體芯片封裝技術領域。

背景技術

通常的半導體封裝流程為：芯片圓片切割；芯片鍵合在引線框架或者基板上；導線鍵合，使芯片和外部電路連接導通；環氧樹脂包覆芯片，芯片座，導線及導線連接的引線框架的內部引腳或基板上的焊墊；分割成單顆及外部引腳成型。

環氧樹脂包封的主要作用是給其內部的芯片，導線及導線連接提供機械支撐，散熱，電氣絕緣，抵抗潮氣或酸堿引起的腐蝕。環氧包封體是一個多種材料交叉的綜合體，存在環氧和多種材料的結合界面，如果界面的結合強度不夠，在惡劣情況下就會分層，產品的可靠性下降。

特別是20世紀80年代以來，隨著表面貼裝技術的廣泛應用，一種比較嚴重的失效模式就是封裝體在客戶端進行表面貼裝SMT時，芯片封裝體從界面處開裂，界面處的導線鍵合受到分離應力作用容易開路而導致產品失效，界面處的芯片建立了與外界的潮氣通路，其失效機理就是由于有些工序中溫度比較高，界面所吸收的潮氣在高溫下體積迅速膨脹，產生的應力高于界面的結合力導致的開裂。為此JEDEC固態技術協會公布了針對SMT器件的潮氣敏感度的標準，對此給了明確的潮氣敏感度定義、實驗方法、等級劃分。

自從20世紀80年代以來，如何提高潮氣敏感度的工作就沒有停止過。以住友電木(Sumitomo?Bakelite)，日東電工(Nitto?Denko)為代表的環氧樹脂供應商通過配方調整，但是配方的調整要顧及到成型，沖線，脫模性，而脫模性和粘結性相矛盾，因而產生的效果有限，他們通常以滿足Jedec的MSL3的標準為目標。并把耐潮氣等級作為產品的核心競爭力之一，例如標稱MSL2的環氧樹脂比MSL3的價格要高50％以上，標稱MSL2在實際使用過程中，由于封裝體的差別，有一些經過實際測量后并不能達到MSL2。

以ASM為代表的引線框架供應商進行的框架材料表面粗化處理的研究，由于粗化作用于框架表面，其主要的有效部分是作用在框架和環氧樹脂的界面，對于芯片及導線不起作用，通常框架為了適應導線鍵合的要求，對引腳焊墊做了鍍銀或鍍鎳處理，粗化的效果在鍍層的表面往往達不到如同基材的效果，而此處的界面分層通常對產品的壽命起到置關重要的作用，另外就是處理過的框架成本增加較普通的框架增長對整個封裝成本的影響很大。

等離子處理也是一種較為常見的處理方法，通過等離子氣體沖擊塑封前的產品獲得清潔，活化的表面，通常對清潔表面的淺層污染物或氧化較為有效，但是產生能增加粘結效果的活性基團功能比較弱，而且由于空氣中存在一些油氣等污染物，其效果會隨處理后放置的時間衰減，通常不能超過12小時。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法，其能夠提高芯片封裝中多個關鍵界面的結合強度，防止工藝過程中分層、開裂；降低潮氣等級數；延長產品使用壽命；解決處理后的保存時間問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法，其中，包括以下步驟，步驟a：對待處理材料需要處理的部分進行等離子處理；步驟b：對待處理材料表面施用助粘劑溶液，使之附著在需要加強的表面；步驟c：助粘劑溶液中的溶劑常溫揮發風干，或者通過烘烤方式烘干。

作為本發明所述的提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法的一種優選方案，其中：所述步驟a中，先使用氬氣對待處理材料進行等離子處理，再使用氮氣進行等離子處理。

作為本發明所述的提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法的一種優選方案，其中：所述步驟a中，將待處理材料的表面暴露在等離子體入射范圍下，抽真空使得腔體內真空度小于0.2托，射頻發生器發出高頻波，使連為一體的腔體內的氬氣成為等離子體，在電場的驅動下撞擊腔內待處理材料的表面，射頻波功率550+/-200瓦，作用時間30+/-15秒，氬氣的流量25+/-15標準立方厘米，待氬氣處理步驟完成后，再通入氮氣，氮氣作用時，射頻波功率350+/-150瓦，作用時間30+/-20秒，氮氣的流量25+/-15標準立方厘米。

作為本發明所述的提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法的一種優選方案，其中：所述步驟b中，助粘劑溶液通過微噴涂設備以非接觸方式噴涂在待處理材料需要加強的表面上。

作為本發明所述的提高半導體封裝可靠性的綜合表面處理方法的一種優選方案，其中：所述步驟b中助粘劑溶液的活性成分是鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑。