高密度陶瓷封装外壳是一种应用于集成化、小型化要求的封装形式，具备较多的输入和输出端口，端口间距窄，为生产制造带来诸多难点。高密度陶瓷封装外壳在装配钎焊过程中不可避免地存在异质沾污，电镀镍金时容易在键合间形成金层，严重时可能导致键合间连通，外壳失效，这就是所谓的涨金问题。
图 几种常见高密度陶瓷封装外壳
一、电镀涨金问题分析
高密度陶瓷封装外壳按照常规工艺电镀后，产品的镀层厚度和可靠性都满足技术要求，但在采用高倍显微镜观察时发现存在较大比例的涨金失效问题，涨金位置在陶瓷键合指之间的陶瓷表面。
高密度陶瓷封装外壳的涨金问题与装配和钎焊过程中引入的异质沾污有密切关联，这些沾污可能是有机物或石墨污染，并且C含量越高，其去除难度越高。因此，解决外壳涨金问题的关键在于规避异质污染物的引入和寻找可高效地将其去除的方法。
二、电镀涨金问题的解决方案
多层陶瓷外壳的高温钎焊依靠 AgCu 共晶钎料来实现陶瓷与金属间的异质材料连接。AgCu 共晶钎料的共晶温度为 780°C。因此，该类高密度外壳的钎焊温度一般不低于 790C。这就要求装配治具必须具备尺寸稳定性和一定的导热能力。石墨是制备装配治具的最优材料，但石墨结构疏松，在钎焊过程中容易污染陶瓷。此外，AgCu钎料本身如带有一定的杂质，在装配钎焊过程中势必会引入非预期的异质沾污。
因此，通过改善石墨治具的表面状态和加强 AgCu钎料的清洁程度可在最大程度上规避异质污染。对于石墨治具，可通过喷丸来优化表面状态，既获得化学性能稳定的致密 SiC 陶瓷颗粒涂层，又可保持石墨的导热效率。对于钎料，可依次采用甲苯、丙酮和乙醇清洗来除去表面油污，并采用酸性腐蚀溶液清洗表面的氧化物，以保证钎料的清洁度。
镀覆前，先在200°C下对陶瓷件退火处理5~10min，以便将瓷件吸附或者装架钎焊过程中带来的污染物氧化，令污染物在后续的化学清洗过程中更容易被去除。
在退火后，增加O2和Ar气氛的等离子清洗，利用O2的氧化性同时对污染物进行物理轰击和进一步的化学氧化，继而利用Ar的大原子结构特性对污染物及生成的氧化物进行物理轰击，使得陶瓷件表面更加洁净。
三、等离子清洗作用
等离子是正离子和电子密度大致相同的电离气体，等离子清洗机通过对氧气，氩气进行电离，产生的等离子体通过电磁场加速，击打在高密度陶瓷封装外壳在表面，可以有效的去除表面的有机物、氧化物、微颗粒物等沾污物，有效的提高高密度陶瓷封装外壳表面的活性，从而令涨金比例大幅下降，并且不影响外壳绝缘电阻、引线抗疲劳等可靠性指标。
高密度陶瓷封装外壳电镀涨金问题分析与解决，陈宇宁等；
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：等离子清洗在高密度陶瓷封装外壳电镀涨金问题上的应用
