一文了解芯片焊接封装前低温等离子处理器清洗提升焊接强度

最近几年电子设备越来越精密,芯片尺寸不断缩小,焊接工艺的要求也水涨船高。很多工程师发现,明明用了最好的焊料和工艺,焊接强度还是达不到预期。其实问题往往出在最容易被忽视的环节——焊接前的表面处理。就像我们要贴春联前得先把墙面擦干净一样,芯片焊接前也得把表面收拾利索。


一文了解芯片焊接封装前低温等离子处理器清洗提升焊接强度(图1)


传统清洗方法为啥总差点意思

以前常用的超声波清洗或者化学溶剂清洗,对付普通污渍还行,但遇到芯片表面那层看不见的氧化层就力不从心了。这些氧化层虽然薄得用显微镜都难看清,却像一堵墙似的隔在焊料和基板之间。更麻烦的是有些精密元器件根本经不起化学试剂的折腾,洗着洗着就把零件洗坏了。有家做智能手表的厂家就遇到过这种情况,焊点老是虚焊,返修率居高不下,后来发现问题就出在清洗环节。

低温等离子体是怎么给芯片"搓澡"的

现在行业内越来越流行用低温等离子体来处理焊接表面,这技术听着高大上,其实原理挺简单。就像给芯片做了个微观世界的"搓澡服务",只不过用的是带电粒子而不是澡巾。这些带电粒子在电场作用下变得特别活跃,能把表面那些顽固的氧化物和有机污染物一点点剥下来。关键是整个过程温度很低,不会伤到娇贵的芯片结构。深圳有家叫诚峰智造的企业做的等离子清洗机,处理后的表面能测到接触角明显变小,说明清洁效果确实不错。

焊接强度提升背后的科学道理

经过等离子清洗的表面会发生很奇妙的变化。首先是粗糙度增加了,就像把光滑的玻璃磨成了毛玻璃,焊料铺展得更均匀。更重要的是表面能提高了,焊料和基板之间的润湿性变好,就像水滴在荷叶上会滚来滚去,而在普通玻璃上就会摊开。实测数据显示,经过等离子处理的焊接接头,抗拉强度能提高30%以上。有个做汽车电子的客户做过对比测试,同样条件下,经过等离子清洗的样品在振动测试中焊点开裂的概率直接降了一半。

哪些产品特别适合用这技术

不是说所有产品都需要上等离子清洗,但对于那些焊点特别小、可靠性要求特别高的场景就很有必要。比如医疗设备里的植入式电子元件,要是焊接不牢可是要出人命的。再比如航空航天用的电路板,得经受住剧烈温差和强烈震动。最近火热的MiniLED显示屏也是个典型例子,那么多微小的焊点,传统方法很难保证每个都焊得结实。

实际操作要注意的几个细节

别看等离子清洗效果好,用起来还是有不少讲究的。首先是功率不能太大,不然反而会损伤表面。处理时间也得控制好,一般就几十秒到几分钟,时间太长可能适得其反。不同材料需要的工艺参数也不一样,比如铝基板和铜基板就得区别对待。建议先拿样品做实验,找到最适合的参数组合。有些厂家提供免费的工艺测试服务,可以先去试试效果。

未来这技术会怎么发展

随着芯片集成度越来越高,对焊接可靠性的要求只会更严格。现在已经有企业在研发集成度更高的在线式等离子清洗设备,可以直接嵌入到生产线里。还有人在研究常压等离子体技术,这样连真空腔都不需要了。可以预见的是,这类表面处理技术会变得越来越普及,就像当年的贴片机一样,从奢侈品变成标配。

说到底,好的焊接质量是多个环节共同作用的结果。就像做菜一样,食材新鲜、火候到位、调味恰当,缺一不可。在芯片焊接这道"大餐"里,等离子清洗就是那个容易被忽略却至关重要的"预处理"步骤。下次遇到焊接不良的问题,不妨先检查下表面处理做得够不够到位。

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