等離子清洗（xǐ）機在DC/DC混合（hé）電路中的應用

等離子清洗機是利用等離子體中各粒子的能量, 通過化學或物（wù）理方式作用於物體（tǐ）表麵, 改善物體表麵狀態的工藝過程。不同等離子（zǐ）體電源會產生不同頻率的等離子體, 產生不同（tóng）的作用效果。13.56 MHz射頻等離子體在物體表麵既可以產生物理作用, 又可以（yǐ）產生化學（xué）作用, 對於射頻等離子清洗技術在改善（shàn）集成電路粘（zhān）接及鍵合質量方麵（miàn）的研究已較為成熟（shú）, 在半導體封裝領（lǐng）域使用最為普（pǔ）遍,。

DC/DC混合電路（lù）屬於（yú）供電係統中（zhōng）的核心器件, 對其可靠性和（hé）使用壽命有（yǒu）著（zhe）嚴（yán）格的要求（qiú）。DC/DC混合電路相比於普通集（jí）成電路, 組裝工藝通常（cháng）包含回流焊、磁性元（yuán）件粘接、引線鍵合、封蓋等（děng）工藝（yì）;原材料種類多（duō）, 如（rú）外（wài）殼、基板、磁性材料、漆包線（xiàn）、粘接材料、焊（hàn）接材料、鍵合材料等;在DC/DC混合電路生（shēng）產各工藝環節（jiē）中（zhōng）會有不希望出現的物（wù）理接觸麵狀態變（biàn）化、相變等, 對質量帶來不利影（yǐng）響, 如引起焊（hàn）料焊（hàn）接孔洞增大、導電膠接觸電阻升（shēng）高、金屬絲鍵合黏附強（qiáng）度退化甚至脫焊等, 對其生產中表麵狀態的控製已成為必不可（kě）少的關鍵控製環節。

射頻等離子清洗技術在DC/DC混合電路生產中有兩類應用, 第一類主（zhǔ）要是去除處理（lǐ）物體表麵的外來物層, 如（rú）沾汙層、氧化層（céng）等;第二類主要是改善物體表麵狀態（tài）, 提高物體表麵活性, 提高物體表麵能等。

去除（chú）背銀芯片硫化物

單層或多層金屬化結構的背麵金屬層芯片, 其表層金屬通（tōng）常是（shì）金和銀, 采用（yòng）背銀的芯片很容易發生銀（yín）的硫化及（jí）氧（yǎng）化, 將直接影（yǐng）響芯片的貼裝質量。被硫化或氧化背銀的（de）芯片采用導電膠粘接、氫氣（qì）燒結、再流焊貼裝均（jun1）將有空（kōng）洞率增大（dà）導致接觸電阻、熱阻增大和粘接強（qiáng）度（dù）下降等（děng）問題。

典型（xíng）等離子清洗去除背（bèi）銀芯片硫化物圖

去除厚膜（mó）基板導帶上的（de）有機沾（zhān）汙

DC/DC混合電路在（zài）組裝過程中會使用到焊膏、粘接劑以及接觸到助焊劑、有機溶劑等材料, 若以上有機（jī）材料附著在厚膜基板導（dǎo）帶表麵, 如在（zài）有機沾（zhān）汙的導帶上（shàng）使（shǐ）用導電膠粘二極管, 將引起二極管（guǎn）導通電（diàn）阻異常;在有機沾汙的（de）導（dǎo）帶上鍵（jiàn）合, 很容易引起鍵合強度下降甚至脫焊, 這些（xiē）均會影（yǐng）響DC/DC混合電路的可靠（kào）性。

通過等離子清洗過後可以有效（xiào）去除金導（dǎo）體厚膜（mó）基板導帶上的有機沾汙。參見下圖, 厚膜（mó）基（jī）板上導帶經過射頻等離子清洗後, 導帶上存（cún）在有機沾（zhān）汙發黃的部（bù）位完全（quán）消失, 表明有機沾汙被去除（chú）。

典型等離（lí）子（zǐ）清（qīng）洗去（qù）除厚膜基板導帶有機沾（zhān）汙圖

去除外殼表麵氧化層

為了提高電路散熱能力, DC/DC混合電（diàn）路（lù）通常將厚膜基板焊接在（zài）外殼上, 若（ruò）外殼上氧化層沒有（yǒu）去除, 會導致焊接空洞率增大, 基板與管殼之間熱阻增大, 影響DC/DC混合電路的散熱及可靠性。DC/DC混合電路使用的金屬外殼表麵通常鍍金或（huò）鍍鎳, 其中鍍鎳外殼存在易氧化的缺（quē）點。傳統去（qù）除（chú）外殼氧（yǎng）化層的方法為橡皮擦拭, 隨著外殼結構越來越複雜, 外殼狹小部（bù）位已（yǐ）無法采用橡皮擦拭, 且橡皮擦拭存在引入多餘物的風險。

通（tōng）過氬氣或（huò）氫氣作為（wéi）清洗氣體的射頻等離子清洗, 可以很好地去除鍍鎳外殼（ké）表麵的氧化層。由於等離子體在清洗艙內分布（bù）較為均勻, 可以實現複雜結構及狹小部位的清洗, 由下圖可以看出, 經過射頻等離子清洗後（hòu）, 焊料在管（guǎn）殼上浸潤性良好, 而（ér）沒有清洗的管殼存在焊（hàn）料浸潤（rùn）不良的問題。

等離子清洗鍍鎳外殼焊接效果（guǒ）對比圖

提高（gāo）油墨與蓋板的浸潤性

DC/DC混合電（diàn）路蓋板打標工藝有激光打標、絲網漏印、噴墨打標等, 其（qí）中絲網漏印、噴墨打標均需要（yào）在蓋（gài）板表麵使用油墨。部分蓋板由於表（biǎo）麵光滑, 表麵能較低, 油墨在蓋板表（biǎo）麵容易出現浸潤不良、團聚現象（xiàng）, 導（dǎo）致印字清晰度差, 也容易導致標識（shí）耐溶劑性不合格。在等離子體環境中, 能量較高的（de）活性粒子不斷轟擊蓋板表麵, 一方麵使（shǐ）得蓋板表麵能提高, 一方麵使得蓋板表麵粗糙化, 可以有效提高油墨與蓋板（bǎn）表麵的浸潤性。

經過射頻等離子（zǐ）清洗處理後, 油墨與蓋板表麵的浸潤性明顯提高（gāo）, 沒有出現團聚現象（xiàng）, 參（cān）見下圖。

等離子清洗蓋板噴印打標效果對比圖

提高陶（táo）瓷材料表麵活性

DC/DC混合電路中光耦通常使用陶瓷作為襯底或（huò）基座, 某些材質的陶瓷無法與粘接（jiē）劑形成良好的粘接（jiē）界麵, 存在粘接可靠性隱患。通（tōng）過（guò）實（shí）驗發現射頻等離子清洗（xǐ）可（kě）以（yǐ）有效提高粘接（jiē）劑與陶瓷的粘接強度。在等離子體（tǐ）轟（hōng）擊瓷表麵的情況（kuàng）下, 激發態原子（zǐ）、分子容易與（yǔ）陶瓷表麵分子結合, 進行能量傳遞, 形成新的激發態原子、分子, 提（tí）高高溫共燒陶瓷表麵活性。

經過射頻等離子處理光耦陶瓷粘（zhān）接麵後, 粘接（jiē）劑在（zài）陶瓷界（jiè）麵有了明顯的殘（cán）留（liú）, 符合正常的粘接破壞模式, 而沒有處理的高溫共燒陶（táo）瓷界麵（miàn）沒有粘接劑殘留, 存（cún）在一定的粘接可靠性隱患。

等離子清洗陶瓷界（jiè）麵（miàn）後的粘接界麵殘留對比圖

提高鋁絲與（yǔ）焊盤相互擴散

鍵合前通過對DC/DC混合電路進行射頻等離子清（qīng）洗, 一方麵可以去除芯片及導（dǎo）帶上的（de）沾汙, 提高鍵合成功率;另（lìng）一方（fāng）麵可以提升鍵合絲與焊盤（pán）材料之間的相互擴散, 提高鍵合質量。

等離子清洗前後芯片上鍵合效果圖

等離子清洗機在（zài）DC/DC混合電路生產的多個環節中起到關（guān）鍵作用: (1) 射頻等（děng）離子清洗可以去除（chú）背銀芯片硫化（huà）物、金屬外殼表麵氧（yǎng）化物及厚膜基片上的有機沾汙（wū）, 提升焊接及粘接的（de）可靠性（xìng）; (2) 射（shè）頻等離子清洗可（kě）以提高金屬蓋表麵活性, 提升（shēng）油墨在金屬蓋板上的浸潤性; (3) 射頻等離子清洗可以提升芯片表麵焊點活性, 使得矽鋁絲與焊點形（xíng）成良好的功率擴散。而不當的射頻等離子清洗帶來的陶瓷厚膜基板滲膠問題可通過靜置或高（gāo）溫烘烤以降低厚膜基板表麵活性來（lái）解決, MOS器件（jiàn）損傷問（wèn）題可通過降低清洗功率及清洗時間（jiān）或采用微波等離子清洗來（lái）解決（jué）。