电子行业中的接触角测量

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

在电子制造领域，无论是在晶圆层面还是在PCB中，都涉及到多种材料，他们需要永 久地或在整个工艺过程中互相粘接。独立于处理的粘附过程类型，粘接需要每一次都是可靠且成功的。

- 验证晶圆的洁净度-接触角测量进行质控

对于好的粘接来说，材料表面的洁净度是至关重要的。RCA清洗是硅片加工前的标准清洗方法。清洗的目的是清除表面的所有异物，包括灰尘、油、硅尘等。清洗步骤分为两个，RCA1和RCA2。RCA1将去除任何有机污染，而RCA2处理离子和金属污染。中间通常用稀释的氟化氢溶液去除氧化薄层。水破裂实验通常用于检查清洁程序后的表面状态。水接触角的测量提供了一种可追溯和定量的方法来进行表征。

- 接触角表征光刻胶的附着力

适当的光刻胶附着力对于成功的光刻工艺是至关重要的。显影或刻蚀过程中的附着力丧失将导致图案错误，这对正在制造的设备来说是致命的。在光刻胶和硅片之间需要附着力促进剂，这一点早已被认识到。在应用光阻剂之前，常用的是六甲基二硅氮烷（HMDS）底漆。硅片上的水接触角通常是相当低的，因为表面从环境湿度中吸附了水。如果在使用光刻胶之前没有去除水层，那么在随后的显影或化学刻蚀过程中，光刻胶有完全分层的风险。在脱水烘烤后，通常会涂覆疏水性HMDS涂层，使表面更加疏水而不易吸水。水接触角的测量可以用来寻找最 佳的HMDS处理方案，并检查处理是否成功。

- 通过测定接触角检查PCB清洁度

除去多余的助焊剂是焊接过程中的重要部分。这是因为一些助焊剂具有腐蚀性，它们的残留物可能会继续发挥作用，并在后期损坏电路板。由于助焊剂对PCB的有害影响，针对PCB有各种各样的清洁测试。这些测试包括离子色谱、溶剂萃取电阻率（ROSE）测试、表面绝缘电阻（SIR）测试和目视测试。其中ROSE是最常使用的。ROSE测试的主要优点是测试速度快、价格低。问题是它不能检测到所有类型的污染，而它能检测到的污染是在整个表面上的平均值。水接触角的测量为ROSE测试提供了一个很好的替代方案。水接触角的测量是通过在PCB上放置一滴水来完成的。如果水珠凸起大（即接触角大），表面不具有保形涂层。如果水扩散（即接触角小），则表面没有有机污染物，可以进行涂层。接触角测量的优点是可以在非常小的区域进行。

- 确保保形涂层与PCB之间有良好的附着力

保形涂层用于保护PCB免受环境条件，如高湿度、一系列空气污染物和温度的变化。PCB的大多数载体材料是由玻璃纤维增强塑料制成的，通常具有较低的表面自由能，约为40-45mN/m。此外，单个部件和组件的表面自由能差异很大，这使得保形涂层涂覆困难，增加一个清洁步骤可能不足以增加到所需的表面自由能。一般的规律是，保形涂层的表面张力至少比基体的表面自由能低10mN/m。PCB的等离子体活化可用于增加表面自由能，从而确保PCB更均匀的润湿。接触角的测量可用在工艺的各个阶段。首先要在开始时检查表面润湿性，然后寻找合适的等离子体处理参数以达到所需水平。接触角测量为质控提供了很好的工具，以确保各个工艺过程都在控制之下。