随着AI算力需求的爆发式增长，全球光通信模块市场正经历高速扩张，800G、1.6T等高速光模块对制造精度和可靠性的要求达到亚微米级别。引线键合作为光模块封装中连接光芯片与PCBA板的核心工艺，其质量直接决定模块的传输性能和长期可靠性。然而，PCBA焊盘表面的有机污染物、氧化物及颗粒物会严重削弱键合强度，导致虚焊、脱焊等失效问题。等离子清洗技术凭借干法工艺、低温处理、非接触式操作等优势，已成为光模块引线键合前不可或缺的表面处理手段。

板上芯片封装与引线键合(a)用于COB的PCB板;(b)和(c)为引线键合的显微镜图像 

引线键合是将芯片与PCB表面的焊盘(Pad)通过引线焊接的方式连接起来的工艺,以实现芯片与外部电路的电气连接。引线键合的原理是通过加压、加热或者超声等方式破环金属焊盘的氧化层和污染物并产生塑性变形,使得键合丝与金属焊盘接触面达到原子引力范围,通过原子扩散完成焊接。

目前,引线键合技术存在一个问题,PCBA焊盘表面的铜化学稳定性较差,表面很容易被氧化,从而形成氧化膜,导致焊接处强度较低,偶尔还会有虚焊现象发生。因此需要在引线键合前增加等离子清洗工序,可有效提高焊线质量。

等离子清洗原理:

等离子清洗并非传统的化学溶剂湿法清洗，它是通过射频电源在真空腔体内激发工艺气体（通常是氩气、氧气或氩氢混合气），产生包含高能电子、离子、自由基和紫外光子的活性等离子体。通过等离子体中的高能粒子(电子、离子、自由基)产生的物理轰击和化学反应,达到清洗和活化材料表面的目的。

物理轰击（微喷砂效应）： 以氩气（Ar）为例，高能氩离子在电场加速下轰击焊盘表面。这能有效剥除表面吸附的微小颗粒，并打碎疏松的氧化层，重塑金层表面粗糙度，增加有效键合面积。

化学清洗（还原反应）： 引入氢气（H₂）是处理氧化物的关键。氢等离子体产生的活性氢自由基具有极强的还原性，能够将焊盘表面的氧化物还原。这一过程直接恢复了下层金属的洁净活性。

表面活化： 等离子清洗不仅清洁表面，更能通过打断表面化学键，在焊盘表面形成悬空键或引入活性位点，极大地提升表面能。高表面能的焊盘对于熔融金球的铺展浸润至关重要，直接决定了键合点的接触面积和扩散深度。

通过对PCBA焊盘等离子清洗前后做水滴角的对比试验,发现等离子清洗后的PCBA焊盘水滴角会有明显的减小,从90°降至10°,能有效地去除PCBA焊盘表面的颗粒物及污染物,有利于提高引线键合的强度，抑制焊接空洞的形成，从而提升焊点在后续制程和服役条件下的长期可靠性。

光通信模块PCBA焊盘等离子清洗前后亲水性对比