什么是等离子体（Plasma），Plasma的组成及应用

1、什么是等离子体（Plasma）

Plasma是物质的第四种状态

气相混合体

中性的、具有物理活性和化学惰性的一类物质

2、Plasma的组成

a. 电子Electrons

b. 离子Ions

– 正离子Positive

• Ar + e-= Ar+ +2e-

– 负离子Negative

• Cl2 + 2e-= 2Cl-

c. 自由基FreeRadicals

– CH4 + e- =.CH3 + .H+ e-

d. 光子Photons

– Ar + e- =Ar* + e- =Ar + e-+ hν

e. 中性粒子Neutrals

3、Plasma在半导体封装的应用：

a.焊线连接：工艺通过使用氩离子进行物理撞击，移除基材上的微量污染和氧化物。这种工艺对于解决焊线接合力不足是一种非常有效的途径。主要优点包括焊线接合力具有显著的增长。焊线过程中对于设备输出压力值的需求降低可以提高生产能力。

b.塑封前清洗：通过清除芯片或者基板表面的氧化物和油渍，提高塑封料与基板以及芯片的粘接力，减少分层不良的发生。

4、 设备工作原理：

a．化学清洗:表面反应以化学反应为主的等离子体清洗，图一：

例1： O2＋e－→ 2O※+e－ O※＋有机物→CO2+H2O

从反应式可见，氧等离子体通过化学反应可使非挥发性有机物变成易挥发的H2O和CO2。

例2：H2+e-→2H※+e- H※+非挥发性金属氧化物→金属＋H2O，图二：

从反应式可见，氢等离子体通过化学反应可以去除金属表面氧化层，清洁金属表面。

b.物理清洗：表面反应以物理反应为主的等离子体清洗，也叫溅射腐蚀。

例：Ar＋e-→Ar++2e- Ar++沾污→挥发性沾污

Ar+在自偏压或外加偏压作用下被加速产生动能，然后轰击在放在负电极上的被清洗工件表面，一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物，同时进行表面能活化。

物理化学清洗：表面反应中物理反应与化学反应均起重要作用。

5、Plasma清洗优点

a.清洗对象经等离子清洗之后是干燥的，不需要再经干燥处理即可送往下一道工序。可以整个工艺流水线的处理效率；

b.等离子清洗使得用户可以远离有害溶剂对人体的伤害，同时也避免了湿法清洗中容易洗坏清洗对象的问题；

c.避免使用三氯乙烷等有害溶剂，这样清洗后不会产生有害污染物，因此这种清洗方法属于环保的绿色清洗方法。

d.采用无线电波范围的高频产生的等离子体与激光等直射光线不同。等离子体的方向性不强，这使得它可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗任务，因此不需要过多考虑被清洗物体的形状，而且对这些难清洗部位的清洗效果更好；

e.使用等离子清洗，可以使得清洗效率获得极大的提高。整个清洗工艺流程几分钟内即可完成，因此具有产率高的特点；

f.清洗过程不需要使用价格较为昂贵的有机溶剂，这使得整体成本要低于传统的湿法清洗工艺；而且避免了对清洗液的运输、存储、排放等处理措施，所以生产场地很容易保持清洁卫生；

g.等离子体清洗可以不分处理对象，它可以处理各种各样的材质，无论是金属、半导体、氧化物，还是高分子材料（如聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚酯、环氧树脂等高聚物）都可以使用等离子体来处理。因此特别适合于不耐热以及不耐溶剂的材质。而且还可以有选择地对材料的整体、局部或复杂结构进行部分清洗；

h.在完成清洗去污的同时，还可以改善材料本身的表面性能。如提高表面的润湿性能、改善膜的黏着力等，这在许多应用中都是非常重要的。

编辑：黄飞