半导体封装清洗机湿法清洗技术的工作原理

来源:行业动态 阅读量:46 发表时间:2025-03-17 09:40:49 标签: 半导体封装清洗机,PCBA离线清洗机

导读

湿法清洗技术通过精准的化学配方与物理工艺协同,确保半导体封装表面达到亚微米级洁净度,是先进封装(如 Chiplet、CoWoS)的关键支撑工艺。

半导体封装清洗机的湿法清洗技术通过化学溶液与物理作用的协同效应实现污染物去除,其核心原理如下:

一、基本原理

1. 化学反应

- 溶解作用:利用酸(如HF)、碱(如NH₄OH)或溶剂(如IPA)与污染物(如氧化物、有机物、金属离子)发生中和、氧化还原或络合反应,将其转化为可溶性物质。

- 氧化作用:双氧水(H₂O₂)等氧化剂分解有机物,或通过臭氧(O₃)增强清洗液的氧化能力。

2. 物理作用

- 机械冲刷:高压喷淋、旋转离心或毛刷摩擦去除颗粒污染物。

- 扩散与吸附:溶液渗透至污染物与晶圆界面,降低其附着力,促进脱离。

二、典型技术类型

1. DIW(去离子水)清洗

- 原理:通过去离子水的高纯度特性冲洗表面颗粒,或混入CO₂/NH₃增强导电性以减少静电吸附。

- 应用:去除残留药液或轻微颗粒污染。

2. HF(氢氟酸)清洗

- 原理:溶解硅表面自然氧化层(SiO₂),同时去除附着的金属离子。 

- 改进技术:稀释HF浓度、添加氧化剂(抑制金属再沉积)或阴离子表面活性剂(减少颗粒吸附)。

3. SC1清洗(RCA标准)

- 配方:NH₄OH + H₂O₂ + DIW(体积比1:1:5~1:2:7)。

- 作用: 

- 有机物去除:H₂O₂氧化有机物,NH₄OH促进溶解。 

- 金属离子去除:氧化高价金属离子并形成络合物。

- 颗粒去除:溶液碱性环境增强颗粒与晶圆表面的排斥力。

4. 稀释化学法

- 原理:降低传统RCA溶液浓度,减少药液消耗,同时通过多次循环或超声强化清洗效果。

三、关键设备设计

1. PFA管接头

- 功能:输送腐蚀性药液(如HF),确保系统密封性,避免污染。

- 材料优势:耐化学腐蚀、耐高温(≤260℃)、低摩擦系数减少药液挂壁。

2. 清洗腔体

- 单片式:旋转喷淋设计,提升均匀性,适用于高精度需求。

- 槽式:批量处理多片晶圆,效率高但需控制交叉污染风险。

四、清洗流程

1. 药液注入:通过PFA管道输送化学溶液至腔体,覆盖晶圆表面。 2. **反应与溶解**:溶液与污染物反应,生成可溶性物质。

2. DIW冲洗:彻底去除残留药液及溶解物。

3. 干燥:采用热风、旋转离心或IPA蒸汽干燥,避免水渍残留。

五、优缺点

优点

缺点

对复杂污染物(如金属、有机物)去除能力强。

可能引入化学残留,需严格控制冲洗步骤。

设备成本相对干法清洗较低。

废液处理成本高,环保压力大。

适用于多种封装结构(如3D SiP)。

高温或高压工艺可能损伤脆弱器件。

六、行业趋势

- 技术升级:结合兆声波或刷洗技术,提升微小颗粒(≤0.1μm)去除效率。

- 环保优化:开发低浓度药液、循环利用系统,减少化学 waste。

- 智能化:通过传感器实时监控药液浓度、温度,动态调整工艺参数。 湿法清洗技术通过精准的化学配方与物理工艺协同,确保半导体封装表面达到亚微米级洁净度,是先进封装(如Chiplet、CoWoS)的关键支撑工艺。


PCBA水清洗机JEK-450CL

PCBA水清洗机JEK-450CL

PCBA水清洗机的工作原理基于纯物理水压喷射技术。该技术利用高速旋转的离心力产生的负压,将工件(即PCBA)在水中进行多方位的全方位清洗。清洗过程中,设备通过喷淋、浸泡或高压水喷射等方式,确保PCB表面的清洁度。具体而言,清洗液(一般为纯水或添加了少量表面活性剂、缓蚀剂的清洗液)在高压作用下被喷射到PCBA表面,利用物理冲刷力去除污垢、焊锡残留、助焊剂残留和其他杂质。同时,设备还配备了漂洗和烘干工序,以确保清洗后的PCBA干燥、无残留,避免潮湿引起的电子元件损坏。 PCBA水清洗机在电子制造业中具有显著的应用优势。首先,它采用纯物理清洗方式,不添加任何化学药剂,避免了化学药剂对PCBA材质的腐蚀和对环境的污染。其次,水清洗具有高效、节能、节水的特点,相比传统的化学清洗方式,能够大幅降低清洗成本和水资源消耗。此外,水清洗机通常配备全自动清洗模式,能够自动完成清洗、漂洗、烘干全过程,提高了清洗效率,降低了人工操作成本。最后,水清洗机还具备对微粒、松香类助焊剂、水溶性类污染物和极性污染物等良好的清洗效果,确保PCBA表面的清洁度和电子产品的可靠性。

pcba喷淋清洗机JEK-1000DR

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该设备适用于各类工件的外表面清洗,如波峰焊治具的清洗,回流焊冷凝器的清洗,各类五金零件机加工后的清洗,设备拆卸后的部件清洗,汽车配件,各种壳体、箱体等。该设备在运行中,工件在清洗篮内随清洗篮旋转,同时喷淋系统高压喷射加温的清洗液,可以使工件全方位得到清洗。

WS482 水洗锡线

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WS482是一种水溶性、无卤化物助焊剂内芯的锡线,该产品活性高,兼容任何水溶性焊锡膏化学物质。WS482 改进了热稳定性,可以用来加工标准或高温焊接合金。WS482残留物无腐蚀性,因此在那些导电不会导致问题的应用〔例如导线〕时可以不清洗,即使在许多组件后处理残留停留长达2到3天都是安全的。WS482具有优良的消除损害和氧化性,不损害PCB、铜箔、焊点,并提供了良好的润湿及焊接特性。WS482助焊剂残留易溶于热水中。该材料的IPC助焊剂分类是ORM0。

PCBA在线清洗机JEK-550CL

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针对大批量、高产能产品清洗。 独立的双水箱设计,可兼容水洗工艺和清洗液工艺程清洗。 整机采用台湾进口PP板制作,基于PP材料良好的抗氧化性,机器即使使用多年后,外观与内部依然如新机。 基于PP板的良好化学特性,机器可适应碱性清洗剂以及酸性清洗剂,对使用何种清洗剂无限制。耐酸碱性远优于不锈钢制作的清洗机。 所有槽体底部均为三道加强焊接,确保无渗漏。

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