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基板的封裝可靠性與基板不同界麵間的結合強度有關,封裝基板的原材料組成包含有機材料(絕緣樹脂、阻焊材料)和無機材料(銅),以半加成法(SAP)工藝製作的封裝基板涉及多個由不同材料組成的界麵,分別為銅層-絕緣介質層界麵、銅層-阻焊層界麵、絕緣介質層-絕緣介質層界麵、絕緣介質層-阻焊層界麵,界麵間分層是基板可靠性考核中最常見的失效問題。以銅層-絕緣介質層界麵為例,為保證銅線路與絕緣介質層具有良好的結合力,通常會在銅線路加工前對絕緣介質層做表麵處理,以提高絕緣介質材料表麵的粗糙度及改變材料表麵的化學狀態,同時為了滿足更細線路(線寬/線距≤10μm/10μm)的加工要求,絕緣介質層表麵粗糙度不宜過大。目前對環氧樹脂類絕緣介質層的常見處理方式包括濕法化學咬蝕處理、草莓视频APPIOS下载(Plasma)表麵處理以及紫外-臭氧輻射表麵改性等。

草莓视频APPIOS下载(Plasma)表麵處理

草莓视频APPIOS下载體轟擊使得材料微觀上具有一定的粗糙度,在粘接界麵產生了機械咬合作用力。表麵粗糙值越大,粘接麵粘接強度越高;其本質上是由於界麵粗糙使得斷裂時會消耗更多的粘彈性或者塑性能量。草莓视频APPIOS下载體對材料表麵進行處理,材料表麵會產生不同化學組成與氧化物,形成穩定的化學鍵連接,亦可提高材料的粘接性能。

ABF表麵Plasma處理工藝

圖1(a)為研磨後未經Plasma處理的ABF表麵圖,圖1(b)為研磨後經Plasma處理後的ABF表麵圖。Plasma處理是一種有效清潔樹脂表麵的方法,其對ABF表麵清潔處理的原理是氮氣、氧氣和四氟化碳3種氣體在高壓電場的作用下電離形成草莓视频APPIOS下载體,草莓视频APPIOS下载在電場作用下高速運動對ABF表麵造成物理轟擊,以達到清潔的作用。同時電離後形成的氧自由基、氟自由基和自由電子會和ABF表麵的樹脂發生反應形成二氧化碳和水,同樣達到對ABF表麵清潔的目的。對比Plasma工藝處理前後的ABF表麵可以看出,研磨後未經Plasma處理的ABF表麵殘留大量的樹脂,這些樹脂包覆著部分二氧化矽填料,表麵相對平整,而經Plasma工藝處理後的ABF表麵裸露著大量二氧化矽填料,基本無樹脂殘留,這些二氧化矽填料尺寸略有差異,在ABF表麵形成凹凸不平的表麵,相對於未經Plamsa處理的表麵更為粗糙。

圖1 Plasma處理前、後ABF表麵微觀形貌及ABF壓合界麵圖1(c)(d)分別為Plasma處理前、後的ABF壓合

圖1(c)(d)分別為Plasma處理前、後的ABF壓合界麵,其中研磨後未經Plasma處理的樣品在任意相鄰兩層的ABF界麵可以看到明顯的分界線,分界線的存在說明兩者界麵結合較差。研磨後經過Plasma處理的樣品在任意相鄰兩層的ABF界麵無分界線,說明界麵處兩層ABF樹脂完全融合,兩者界麵結合較好。圖2為增層前有無Plasma處理的相鄰兩層ABF界麵分界線形成示意圖,研磨後未經Plasma處理的ABF表麵球形填料被樹脂包覆,同時該樹脂表麵經研磨機械拉扯,樹脂材料特性可能遭到破壞,在與增層ABF相結合時界麵間“奶油層”樹脂無法完全融合。而經過Plasma處理後的ABF表麵充分暴露的不同尺寸的二氧化矽填料形成了凹凸不平的界麵,該表麵可被增層ABF樹脂的“奶油層”樹脂完全填充,增層ABF樹脂與襯底層ABF填料完全融合。

圖2 增層前有無Plasma處理的相鄰兩層ABF界麵分界線 形成示意圖

Plasma處理前、後ABF表麵的粗糙度及其與銅線路的剝離強度如圖3所示。未經處理的ABF表麵Ra為0.22μm,此時銅線路與該界麵的剝離強度僅為1.5N/cm,經Plasma處理後的ABF界麵Ra增大到0.36μm,此時銅線路與該界麵的剝離強度提升至4.2N/cm。銅線路與ABF界麵之間結合力的提升與ABF表麵粗糙度增大相關,兩者界麵間的結合力僅為錨定效應形成的物理結合力。ABF界麵的粗糙度對基板細線路加工同樣存在影響,當ABF表麵粗糙度過大時,容易在細密線路的底部形成短路或斷路,也不利於細密線路的線形控製,因此在利用Plasma工藝解決相鄰兩層ABF界麵分界線問題、提升銅線路與該界麵結合強度的同時,需考慮細密線路的加工能力。研磨後的ABF表麵經Plasma處理後,在解決了相鄰兩層ABF界麵分界線問題的同時,提升了布線層線路與ABF界麵的結合強度,進而提升了基板在該界麵間的抗分層能力。

圖3 Plasma處理前、後ABF表麵的粗糙度及 其與銅線路的剝離強度