重慶干冰處理切割表面?zhèn)缺谔幚?/h1>

跟著電子封裝矮小輕浮的發(fā)展，體系級封裝（System-in-Package，SiP）作為一種將封裝體小型化、多功用化的解決方案得到迅速發(fā)展?？墒歉鳶iP體積的縮小及工作頻率的升高，芯片對外界環(huán)境的電磁攪擾變得越來越敏感，嚴(yán)峻時影響芯片的正常功用，為了保護(hù)封裝體電路的正常工作，現(xiàn)在多選用電磁屏蔽鍍層技能以構(gòu)成法拉第籠。

影響電磁屏蔽功用的主要因素有屏蔽外表的接連導(dǎo)電性和不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體，而電磁屏蔽鍍層的附著力和完整性是保證屏蔽效果的前提條件，濺渡屏蔽層前的外表質(zhì)量對鍍層的結(jié)合力有很大的影響。封裝體在切開別離進(jìn)程中，基板PCB中的Cu金屬遭到能量激發(fā)后蒸發(fā)為氣體，Cu廢氣沿切開溝槽排出時，一部分Cu不可避免地附著于封裝側(cè)壁外表，難以經(jīng)過擦洗、清洗等外力去除，Cu顆粒嵌在資料外表分子結(jié)構(gòu)中使其粗糙度變小，減小了屏蔽層與封裝體的結(jié)合面積，從而使屏蔽層結(jié)合力下降，嚴(yán)峻時可引起鍍層掉落，形成電磁屏蔽功用失效。所以改進(jìn)切開別離后封裝體的外表質(zhì)量是進(jìn)步屏蔽膜可靠性的關(guān)鍵。

現(xiàn)在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域常用的鍍層前處理方式為熱化學(xué)粗化拋光、去離子水清洗及等離子體拋光等。熱化學(xué)粗化拋光的溫度較高，易腐蝕產(chǎn)品，處理后外表殘留化學(xué)物質(zhì)。去離子水清洗清潔效率較低，水資源糟蹋嚴(yán)峻，且只能去除外表粉塵雜質(zhì)，對切開別離進(jìn)程中發(fā)生的Cu雜質(zhì)無明顯去除才能。等離子拋光投入本錢高，且無法挑選效果面。

本試驗(yàn)樣品所選用的別離方式為激光切開，激光在切開封裝體時，激光發(fā)生瞬間的高溫將環(huán)氧樹脂和PCB 資料氣化構(gòu)成切開溝槽，PCB 中主要的金屬元素 Cu 在切開進(jìn)程中氣化為 Cu 蒸氣并噴濺到樣品側(cè)壁面上，經(jīng)過濺渡屏蔽層工藝遭到高溫效果后又極易掉落，而且 Cu 雜質(zhì)顆粒鑲嵌到塑封料的外表結(jié)構(gòu)空地中，下降了切開側(cè)壁的粗糙度。

切開別離后的封裝體側(cè)壁上，塑封料和 PCB 區(qū)域的粗糙度 Ra 分別為 7.92 ?m 和 8.93 ?m。經(jīng) EDX 檢測，塑封料區(qū)域和 PCB 區(qū)域的初始Cu 雜質(zhì)含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分別為 1.22%和 30%。

干冰處理技能原理為：經(jīng)過壓縮空氣的流動，加速干冰顆粒以高速碰擊資料外表雜質(zhì)，雜質(zhì)因?yàn)楹鋈唤禍囟嗷?，一起溫度極低的干冰氣體進(jìn)入呈現(xiàn)裂縫的雜質(zhì)層內(nèi)部，干冰因升華使體積迅速膨脹，并將破碎的污染物從物體外表帶走。

噴發(fā)壓力是經(jīng)過影響干冰爆炸力和資料遭到的瞬間沖擊力對資料外表處理效果發(fā)生重要影響，噴發(fā)壓力越大，資料外表單位面積遭到的瞬間沖擊越大， 對外表粘附雜質(zhì)的去除效能越強(qiáng)，可是 PCB 遭到的沖擊過大時，切開進(jìn)程形成的微裂紋將沿著噴發(fā)方向瞬間擴(kuò)展甚至掉落，嚴(yán)峻時將露出 PCB 內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，形成產(chǎn)品作廢。

試驗(yàn)運(yùn)用的干冰發(fā)生設(shè)備為 Cold jet，噴發(fā)速度規(guī)模為 0~160 mm/s，噴發(fā)壓力規(guī)模為 0~0.6 MPa，噴發(fā)視點(diǎn)規(guī)模為 0~90。圖 1 為本試驗(yàn)樣品的旁邊面示意圖，塑封體樣品經(jīng)過真空吸附固定不動，由于封裝體的切開別離進(jìn)程只對其側(cè)壁外表噴附雜質(zhì)，上外表基本不受影響，所以設(shè)定封裝體側(cè)壁外表為干冰效果面，干冰噴嘴與封裝體呈必定視點(diǎn)按照給定速度和路徑噴發(fā)干冰。試驗(yàn)用封裝體塑封料的主要添加劑為二氧化硅， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 80%，二氧化硅顆粒巨細(xì)約為 25 ?m。整個封裝體中，環(huán)氧樹脂的厚度為 825 m。

樣品印制電路板 PCB 中包含 8 層 Cu 布線，PCB 全體厚度為 0.32 mm，每層銅厚度為 0.02 mm。本試驗(yàn)所用的體系級封裝體均選用相同的切開條件進(jìn)行別離，保證干冰處理前封裝體外表原始狀態(tài)相同。

運(yùn)用Keyence VR 2000 進(jìn)行封裝體外表粗糙度丈量，一起運(yùn)用 Horiba EMAX 進(jìn)行 EDX 成分剖析以探究雜質(zhì)去除情況。

塑封環(huán)氧樹脂、印刷電路板（PCB）銅層之間的填充資料都不含 Cu，可是在切開別離進(jìn)程中會發(fā)生含 Cu 雜質(zhì)粘附到切開側(cè)壁外表，所以試驗(yàn)以 Cu 含量代表粘附到切開側(cè)壁的雜質(zhì)含量。封裝體在切開時，PCB 的阻焊層會存在微小裂紋，阻焊層遭到外力沖擊后有沿微裂紋方向裂開破損的風(fēng)險(xiǎn)，因而本試驗(yàn)在研討干冰對封裝體側(cè)壁外表雜質(zhì)去除才能的一起， 也要考慮對阻焊層的影響。阻焊層的破損程度與單位時間到達(dá)外表的干冰數(shù)量有關(guān)，影響干冰處理歸納效果的關(guān)鍵參數(shù)有噴發(fā)視點(diǎn)、清潔速度和噴發(fā)壓力。

為了探究干冰處理對雜質(zhì)去除量和阻焊層破損影響的規(guī)則，并獲得最優(yōu)的處理效果，試驗(yàn)選用單一變量法驗(yàn)證：每組試驗(yàn)樣本量為 5 件，分別對噴發(fā)壓力、噴發(fā)視點(diǎn)和清洗速度進(jìn)行剖析。噴發(fā)壓力主要影響效果到側(cè)壁上的干冰的速度和數(shù)量，保證其他參數(shù)不變的情況下，改動噴發(fā)壓力為 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 MPa，對相同初始狀態(tài)的側(cè)壁外表進(jìn)行處理；干冰效果速度代表了干冰噴嘴單位時間移動的距離，主要影響單位時間內(nèi)效果在切開側(cè)壁干冰數(shù)量，將移動速度（10~100 mm/s）分 10 組；噴發(fā)視點(diǎn)會影響干冰效果側(cè)壁沖擊力的方向與巨細(xì)，將噴發(fā)視點(diǎn)（10~ 90）分 9 組進(jìn)行試驗(yàn)。對每組試驗(yàn)樣品干冰處理后的外表雜質(zhì)含量和粗糙度進(jìn)行丈量，并計(jì)算阻焊層破損的數(shù)量，經(jīng)過 SEM 形貌剖析各參數(shù)對外表處理的效果機(jī)理。

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