LED支架封装等离子清洗

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-04-03

等离子清洗工艺具有效果明显、操作简单的优点，在电子封装（包括半导体封装、LED封装等）中得到了广泛的应用。LED封装工艺过程中,芯片表面的氧化物及颗粒污染物会降低产品质量,如果在封装工艺过程中的点胶前、引线键合前及封装固化前进行等离子清洗,则可有效去除这些污染物。

LED封装工艺在LED产业链中,上游为衬底晶片生产,中游为芯片设计及制造生产,下游为封装与测试。研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向实用、走向市场的必经之路,从某种意义上讲封装是连接产业与市场之间的纽带,只有封装好才能成为终端产品,从而投入实际应用。LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却与一般分立器件不同,它具有很强的特殊性,不但完成输出电信号、保护管芯正常工作及输出可见光的功能,还要有电参数及光参数的设计及技术要求,所以无法简单地将分立器件的封装用于LED。

LED封装中等离子清洗的运用

LED的封装工艺主要有固晶、焊线、荧光粉涂覆、制作透镜、切割、测试和包装等环节，参考图一。其中固晶前、焊线前都需要做等离子清洗；部分产品在荧光粉涂覆后还需要做等离子清洗。

图一 LED 封装工艺流程

等离子清洗机清洗原理

等离子体是正离子和电子密度大致相等的电离气体。由离子、电子、自由激进分子、光子以及中性粒子组成,是物质的第四态。人们普遍认为的物质有三态:固态、液态、气态。区分这三种状态是靠物质中所含能量的多少。给气态物质更多的能量,比如加热,将会形成等离子体,在宇宙中99.99％的物质处于等离子状态。

等离子清洗原理

通过化学或物理作用对工件表面进行处理,实现分子水平的污染物去除(一般厚度为3nm～30nm),从而提高工件表面活性。被清除的污染物可能为有机物、环氧树脂、光刻胶、氧化物、微颗粒污染物等。对应不同的污染物,应采用不同的清洗工艺,根据选择的工艺气体不同,等离子清洗分为化学清洗、物理清洗及物理化学清洗。

化学清洗:表面反应以化学反应为主的等离子体清洗,又称PE。
例1:O2＋e－→2O※+e－O※＋有机物→CO2+H2O。
从反应式可见,氧等离子体通过化学反应可使非挥发性有机物变成易挥发的H2O和CO2。
例2:H2+e-→2H※+e-H※+非挥发性金属氧化物→金属＋H2O。
从反应式可见,氢等离子体通过化学反应可以去除金属表面氧化层,清洁金属表面。

物理清洗:表面反应以物理反应为主的等离子体清洗,也叫溅射腐蚀(SPE)。
例3:Ar＋e-→Ar++2e-Ar++沾污→挥发性沾污。
Ar+在自偏压或外加偏压作用下被加速产生动能,然后轰击在放在负电极上的被清洗工件表面,一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物,同时进行表面能活化。物理化学清洗:表面反应中物理反应与化学反应均起重要作用。

等离子清洗在LED封装工艺中的应用

LED封装等离子清洗前后对比

LED封装工艺直接影响LED产品的成品率,而封装工艺中出现问题的罪魁祸首99%来源于芯片与基板上的颗粒污染物、氧化物及环氧树脂等污染物,如何去除这些污染物一直是人们关注的问题,等离子清洗作为最近几年发展起来的清洗工艺为这些问题提供了经济有效且无环境污染的解决方案。针对这些不同污染物并根据基板及芯片材料的不同,采用不同的清洗工艺可以得到理想的效果,但是错误的工艺使用则可能会导致产品报废,例如银材料的芯片采用氧等离子工艺则会被氧化发黑甚至报废。所以选择合适的等离子清洗工艺在LED封装中是非常重要的,而熟知等离子清洗原理更是重中之重。一般情况下,颗粒污染物及氧化物采用5％H2+95%Ar的混合气体进行等离子清洗,镀金材料芯片可以采用氧等离子体去除有机物,而银材料芯片则不可以。选择合适的等离子清洗工艺在LED封装中的应用大致分为以下几个方面。

(1)点银胶前:基板上的污染物会导致银胶呈圆球状,不利于芯片粘贴,而且容易造成芯片手工刺片时损伤,使用等离子清洗可以使工件表面粗糙度及亲水性大大提高,有利于银胶平铺及芯片粘贴,同时可大大节省银胶的使用量,降低成本。

(2) 引线键合前:芯片粘贴到基板上后,经过高温固化,其上存在的污染物可能包含有微颗粒及氧化物等,这些污染物从物理和化学反应使引线与芯片及基板之间焊接不完全或粘附性差,造成键合强度不够。在引线键合前进行等离子清洗,会显著提高其表面活性,从而提高键合强度及键合引线的拉力均匀性。键合刀头的压力可以较低(有污染物时,键合头要穿透污染物,需要较大的压力),有些情况下,键合的温度也可以降低,因而提高产量,降低成本。

(3) LED封胶前:在LED注环氧胶过程中,污染物会导致气泡的成泡率偏高,从而导致产品质量及使用寿命低下,所以,避免封胶过程中形成气泡同样是人们关注的问题。通过等离子清洗后,芯片与基板会更加紧密的和胶体相结合,气泡的形成将大大减少,同时也将显著提高散热率及光的出射率。

通过以上几点可以看出材料表面活化、氧化物及微颗粒污染物的去除可以通过材料表面键合引线的拉力强度及侵润特性直接表现出来。

等离子体清洗属于干法清洗，有利于环保、清洗均匀性好、重复性好、可控性强。具有三维处理能力及方向性选择处理的等离子清洗工艺应用到LED封装工艺中,必将推动LED产业更加快速的发展。

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