LED支架封裝等離子清洗
文章出處：等離子清洗機(jī)廠(chǎng)家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-04-03
等離子清洗工藝具有效果明顯、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，在電子封裝（包括半導(dǎo)體封裝、LED封裝等）中得到了廣泛的應(yīng)用。LED封裝工藝過(guò)程中,芯片表面的氧化物及顆粒污染物會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量,如果在封裝工藝過(guò)程中的點(diǎn)膠前、引線(xiàn)鍵合前及封裝固化前進(jìn)行等離子清洗,則可有效去除這些污染物。
LED封裝工藝在LED產(chǎn)業(yè)鏈中,上游為襯底晶片生產(chǎn),中游為芯片設(shè)計(jì)及制造生產(chǎn),下游為封裝與測(cè)試。研發(fā)低熱阻、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠的封裝技術(shù)是新型LED走向?qū)嵱?、走向市?chǎng)的必經(jīng)之路,從某種意義上講封裝是連接產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)之間的紐帶,只有封裝好才能成為終端產(chǎn)品,從而投入實(shí)際應(yīng)用。LED封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)的,但卻與一般分立器件不同,它具有很強(qiáng)的特殊性,不但完成輸出電信號(hào)、保護(hù)管芯正常工作及輸出可見(jiàn)光的功能,還要有電參數(shù)及光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求,所以無(wú)法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于LED。
LED封裝中等離子清洗的運(yùn)用
LED的封裝工藝主要有固晶、焊線(xiàn)、熒光粉涂覆、制作透鏡、切割、測(cè)試和包裝等環(huán)節(jié)，參考圖一。其中固晶前、焊線(xiàn)前都需要做等離子清洗；部分產(chǎn)品在熒光粉涂覆后還需要做等離子清洗。
圖一 LED 封裝工藝流程
等離子體是正離子和電子密度大致相等的電離氣體。由離子、電子、自由激進(jìn)分子、光子以及中性粒子組成,是物質(zhì)的第四態(tài)。人們普遍認(rèn)為的物質(zhì)有三態(tài):固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。區(qū)分這三種狀態(tài)是靠物質(zhì)中所含能量的多少。給氣態(tài)物質(zhì)更多的能量,比如加熱,將會(huì)形成等離子體,在宇宙中99.99％的物質(zhì)處于等離子狀態(tài)。
等離子清洗原理
通過(guò)化學(xué)或物理作用對(duì)工件表面進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)分子水平的污染物去除(一般厚度為3nm～30nm),從而提高工件表面活性。被清除的污染物可能為有機(jī)物、環(huán)氧樹(shù)脂、光刻膠、氧化物、微顆粒污染物等。對(duì)應(yīng)不同的污染物,應(yīng)采用不同的清洗工藝,根據(jù)選擇的工藝氣體不同,等離子清洗分為化學(xué)清洗、物理清洗及物理化學(xué)清洗。
化學(xué)清洗:表面反應(yīng)以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗,又稱(chēng)PE。
例1:O2＋e－→2O※+e－O※＋有機(jī)物→CO2+H2O。
從反應(yīng)式可見(jiàn),氧等離子體通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可使非揮發(fā)性有機(jī)物變成易揮發(fā)的H2O和CO2。
例2:H2+e-→2H※+e-H※+非揮發(fā)性金屬氧化物→金屬＋H2O。
從反應(yīng)式可見(jiàn),氫等離子體通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以去除金屬表面氧化層,清潔金屬表面。
物理清洗:表面反應(yīng)以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗,也叫濺射腐蝕(SPE)。
例3:Ar＋e-→Ar++2e-Ar++沾污→揮發(fā)性沾污。
Ar+在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產(chǎn)生動(dòng)能,然后轟擊在放在負(fù)電極上的被清洗工件表面,一般用于去除氧化物、環(huán)氧樹(shù)脂溢出或是微顆粒污染物,同時(shí)進(jìn)行表面能活化。物理化學(xué)清洗:表面反應(yīng)中物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)均起重要作用。
等離子清洗在LED封裝工藝中的應(yīng)用
LED封裝等離子清洗前后對(duì)比
LED封裝工藝直接影響LED產(chǎn)品的成品率,而封裝工藝中出現(xiàn)問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)?9%來(lái)源于芯片與基板上的顆粒污染物、氧化物及環(huán)氧樹(shù)脂等污染物,如何去除這些污染物一直是人們關(guān)注的問(wèn)題,等離子清洗作為最近幾年發(fā)展起來(lái)的清洗工藝為這些問(wèn)題提供了經(jīng)濟(jì)有效且無(wú)環(huán)境污染的解決方案。針對(duì)這些不同污染物并根據(jù)基板及芯片材料的不同,采用不同的清洗工藝可以得到理想的效果,但是錯(cuò)誤的工藝使用則可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,例如銀材料的芯片采用氧等離子工藝則會(huì)被氧化發(fā)黑甚至報(bào)廢。所以選擇合適的等離子清洗工藝在LED封裝中是非常重要的,而熟知等離子清洗原理更是重中之重。一般情況下,顆粒污染物及氧化物采用5％H2+95%Ar的混合氣體進(jìn)行等離子清洗,鍍金材料芯片可以采用氧等離子體去除有機(jī)物,而銀材料芯片則不可以。選擇合適的等離子清洗工藝在LED封裝中的應(yīng)用大致分為以下幾個(gè)方面。
(1)點(diǎn)銀膠前:基板上的污染物會(huì)導(dǎo)致銀膠呈圓球狀,不利于芯片粘貼,而且容易造成芯片手工刺片時(shí)損傷,使用等離子清洗可以使工件表面粗糙度及親水性大大提高,有利于銀膠平鋪及芯片粘貼,同時(shí)可大大節(jié)省銀膠的使用量,降低成本。
(2) 引線(xiàn)鍵合前:芯片粘貼到基板上后,經(jīng)過(guò)高溫固化,其上存在的污染物可能包含有微顆粒及氧化物等,這些污染物從物理和化學(xué)反應(yīng)使引線(xiàn)與芯片及基板之間焊接不完全或粘附性差,造成鍵合強(qiáng)度不夠。在引線(xiàn)鍵合前進(jìn)行等離子清洗,會(huì)顯著提高其表面活性,從而提高鍵合強(qiáng)度及鍵合引線(xiàn)的拉力均勻性。鍵合刀頭的壓力可以較低(有污染物時(shí),鍵合頭要穿透污染物,需要較大的壓力),有些情況下,鍵合的溫度也可以降低,因而提高產(chǎn)量,降低成本。
(3) LED封膠前:在LED注環(huán)氧膠過(guò)程中,污染物會(huì)導(dǎo)致氣泡的成泡率偏高,從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命低下,所以,避免封膠過(guò)程中形成氣泡同樣是人們關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)等離子清洗后,芯片與基板會(huì)更加緊密的和膠體相結(jié)合,氣泡的形成將大大減少,同時(shí)也將顯著提高散熱率及光的出射率。
通過(guò)以上幾點(diǎn)可以看出材料表面活化、氧化物及微顆粒污染物的去除可以通過(guò)材料表面鍵合引線(xiàn)的拉力強(qiáng)度及侵潤(rùn)特性直接表現(xiàn)出來(lái)。
等離子體清洗屬于干法清洗，有利于環(huán)保、清洗均勻性好、重復(fù)性好、可控性強(qiáng)。具有三維處理能力及方向性選擇處理的等離子清洗工藝應(yīng)用到LED封裝工藝中,必將推動(dòng)LED產(chǎn)業(yè)更加快速的發(fā)展。
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