重庆干冰处理切割表面侧壁处理

跟着电子封装矮小轻浮的发展，体系级封装（System-in-Package，SiP）作为一种将封装体小型化、多功用化的解决方案得到迅速发展。可是跟着SiP体积的缩小及工作频率的升高，芯片对外界环境的电磁搅扰变得越来越敏感，严峻时影响芯片的正常功用，为了保护封装体电路的正常工作，现在多选用电磁屏蔽镀层技能以构成法拉第笼。

影响电磁屏蔽功用的主要因素有屏蔽外表的接连导电性和不能有直接穿透屏蔽体的导体，而电磁屏蔽镀层的附着力和完整性是保证屏蔽效果的前提条件，溅渡屏蔽层前的外表质量对镀层的结合力有很大的影响。封装体在切开别离进程中，基板PCB中的Cu金属遭到能量激发后蒸发为气体，Cu废气沿切开沟槽排出时，一部分Cu不可避免地附着于封装侧壁外表，难以经过擦洗、清洗等外力去除，Cu颗粒嵌在资料外表分子结构中使其粗糙度变小，减小了屏蔽层与封装体的结合面积，从而使屏蔽层结合力下降，严峻时可引起镀层掉落，形成电磁屏蔽功用失效。所以改进切开别离后封装体的外表质量是进步屏蔽膜可靠性的关键。

现在半导体封装领域常用的镀层前处理方式为热化学粗化抛光、去离子水清洗及等离子体抛光等。热化学粗化抛光的温度较高，易腐蚀产品，处理后外表残留化学物质。去离子水清洗清洁效率较低，水资源糟蹋严峻，且只能去除外表粉尘杂质，对切开别离进程中发生的Cu杂质无明显去除才能。等离子抛光投入本钱高，且无法挑选效果面。

本试验样品所选用的别离方式为激光切开，激光在切开封装体时，激光发生瞬间的高温将环氧树脂和PCB 资料气化构成切开沟槽，PCB 中主要的金属元素 Cu 在切开进程中气化为 Cu 蒸气并喷溅到样品侧壁面上，经过溅渡屏蔽层工艺遭到高温效果后又极易掉落，而且 Cu 杂质颗粒镶嵌到塑封料的外表结构空地中，下降了切开侧壁的粗糙度。

切开别离后的封装体侧壁上，塑封料和 PCB 区域的粗糙度 Ra 分别为 7.92 m 和 8.93 m。经 EDX 检测，塑封料区域和 PCB 区域的初始Cu 杂质含量（质量分数）分别为 1.22%和 30%。

干冰处理技能原理为：经过压缩空气的流动，加速干冰颗粒以高速碰击资料外表杂质，杂质因为忽然降温而脆化，一起温度极低的干冰气体进入呈现裂缝的杂质层内部，干冰因升华使体积迅速膨胀，并将破碎的污染物从物体外表带走。

喷发压力是经过影响干冰爆炸力和资料遭到的瞬间冲击力对资料外表处理效果发生重要影响，喷发压力越大，资料外表单位面积遭到的瞬间冲击越大， 对外表粘附杂质的去除效能越强，可是 PCB 遭到的冲击过大时，切开进程形成的微裂纹将沿着喷发方向瞬间扩展甚至掉落，严峻时将露出 PCB 内部电路结构，形成产品作废。

试验运用的干冰发生设备为 Cold jet，喷发速度规模为 0~160 mm/s，喷发压力规模为 0~0.6 MPa，喷发视点规模为 0~90。图 1 为本试验样品的旁边面示意图，塑封体样品经过真空吸附固定不动，由于封装体的切开别离进程只对其侧壁外表喷附杂质，上外表基本不受影响，所以设定封装体侧壁外表为干冰效果面，干冰喷嘴与封装体呈必定视点按照给定速度和路径喷发干冰。试验用封装体塑封料的主要添加剂为二氧化硅， 质量分数为 80%，二氧化硅颗粒巨细约为 25 m。整个封装体中，环氧树脂的厚度为 825 m。

样品印制电路板 PCB 中包含 8 层 Cu 布线，PCB 全体厚度为 0.32 mm，每层铜厚度为 0.02 mm。本试验所用的体系级封装体均选用相同的切开条件进行别离，保证干冰处理前封装体外表原始状态相同。

运用Keyence VR 2000 进行封装体外表粗糙度丈量，一起运用 Horiba EMAX 进行 EDX 成分剖析以探究杂质去除情况。

塑封环氧树脂、印刷电路板（PCB）铜层之间的填充资料都不含 Cu，可是在切开别离进程中会发生含 Cu 杂质粘附到切开侧壁外表，所以试验以 Cu 含量代表粘附到切开侧壁的杂质含量。封装体在切开时，PCB 的阻焊层会存在微小裂纹，阻焊层遭到外力冲击后有沿微裂纹方向裂开破损的风险，因而本试验在研讨干冰对封装体侧壁外表杂质去除才能的一起， 也要考虑对阻焊层的影响。阻焊层的破损程度与单位时间到达外表的干冰数量有关，影响干冰处理归纳效果的关键参数有喷发视点、清洁速度和喷发压力。

为了探究干冰处理对杂质去除量和阻焊层破损影响的规则，并获得最优的处理效果，试验选用单一变量法验证：每组试验样本量为 5 件，分别对喷发压力、喷发视点和清洗速度进行剖析。喷发压力主要影响效果到侧壁上的干冰的速度和数量，保证其他参数不变的情况下，改动喷发压力为 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa，对相同初始状态的侧壁外表进行处理；干冰效果速度代表了干冰喷嘴单位时间移动的距离，主要影响单位时间内效果在切开侧壁干冰数量，将移动速度（10~100 mm/s）分 10 组；喷发视点会影响干冰效果侧壁冲击力的方向与巨细，将喷发视点（10~ 90）分 9 组进行试验。对每组试验样品干冰处理后的外表杂质含量和粗糙度进行丈量，并计算阻焊层破损的数量，经过 SEM 形貌剖析各参数对外表处理的效果机理。