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等離子清洗（活化）在LED封裝工藝中的應(yīng)用
LED是可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光的發(fā)光器材,，它有著體積小、耗電量低,、運(yùn)用壽命長,、發(fā)光效率高、高亮度低熱量,、環(huán)保,、堅(jiān)固耐用及可控性強(qiáng)等諸多長處，開展突飛猛進(jìn),，現(xiàn)已能批量出產(chǎn)整個(gè)可見光譜段各種色彩的高亮度,、高性能產(chǎn)品。近幾年,，LED廣泛用于大面積圖文顯示屏,，狀況指示、標(biāo)志照明,、信號(hào)顯示,、轎車組合尾燈及車內(nèi)照明等方面，被譽(yù)為21世紀(jì)新光源,，然而在其封裝工藝中存在的污染物一直是其快速開展道路上的一只攔路虎,，怎么能夠簡略快速及無污染的處理掉這個(gè)問題一直困擾著人們。等離子體清洗,，一種無任何環(huán)境污染的新式清洗方法,，將為人們處理這一問題。
一,、LED的發(fā)光原理及根本結(jié)構(gòu)
發(fā)光原理：LED（light emitting diode）,，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體發(fā)光器材，它能夠直接把電轉(zhuǎn)化為光,，其中心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片,，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié),，因此它具有一般pn結(jié)的I-N特性,，即正向?qū)ā⒎聪虻郊皳舸┨匦?，在必定條件下,，它還具有發(fā)光特性。正向電壓下,，這些半導(dǎo)體資料的pn結(jié)中,，電流從LED陽極流向陰極，注入的少量載流子與大都載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來,。半導(dǎo)體晶體能夠宣布從紫外到紅外不同色彩的光線,， 其波長和色彩由組成pn結(jié)的半導(dǎo)體物料的禁帶能量所決議，而光的強(qiáng)弱則與電流有關(guān),。
根本結(jié)構(gòu)：簡略來說,，LED能夠看作是將一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體資料芯片，經(jīng)過引線鍵合后四周用環(huán)氧樹脂密封,。其芯片及典型產(chǎn)品根本結(jié)構(gòu)見圖1（芯片與透鏡間為灌封膠）,。
二、LED封裝工藝
在LED產(chǎn)業(yè)鏈中,，上游為襯底晶片出產(chǎn),，中游為芯片設(shè)計(jì)及制作出產(chǎn)，下游為封裝與測驗(yàn),。研發(fā)低熱阻,、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠的封裝技能是新式LED走向?qū)嵱?、走向商場的必?jīng)之路,，從某種意義上講封裝是銜接產(chǎn)業(yè)與商場之間的樞紐，只要封裝好才能成為終端產(chǎn)品,，然后投入實(shí)際使用,。LED封裝技能大都是在分立器材封裝技能基礎(chǔ)上開展與演化而來的，但卻與一般分立器材不同,，它具有很強(qiáng)的特殊性,，不但完成輸出電信號(hào)、維護(hù)管芯正常作業(yè)及輸出可見光的功用,，還要有電參數(shù)及光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技能要求,，所以無法簡略地將分立器材的封裝用于LED,。經(jīng)過多年來的不斷研討與開展,，LED封裝工藝也發(fā)生了很大的變化,，但其大致可分為以下幾個(gè)個(gè)過程：
1、芯片查驗(yàn)：資料外表是否有機(jī)械損害及麻點(diǎn)麻坑,；
2,、LED擴(kuò)片：選用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，將芯片由擺放嚴(yán)密約0.1mm的距離拉伸至約0.6mm,，便于后工序的操作,；
3、點(diǎn)膠：在LED支架的相應(yīng)方位點(diǎn)上銀膠或絕緣膠,；
4,、手藝刺片：在顯微鏡下用針將LED芯片刺到相應(yīng)的方位；
5,、自動(dòng)裝架：結(jié)合點(diǎn)膠和裝置芯片兩大過程,，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)方位,，再安置在相應(yīng)的支架方位上,；
6、LED燒結(jié)：燒結(jié)的意圖是使銀膠固化,，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控,，防止批次性不良；
7,、LED壓焊：將電極引到LED芯片上,，完成產(chǎn)品表里引線的銜接作業(yè)；
8,、LED封膠：主要有點(diǎn)膠,、灌封、模壓三種,，工藝操控的難點(diǎn)是氣泡,、多缺料、黑點(diǎn),；
9,、LED固化及后固化：固化即封裝環(huán)氧的固化，后固化是為了讓環(huán)氧充沛固化,，一起對(duì)LED進(jìn)行熱老化,，后固化關(guān)于進(jìn)步環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強(qiáng)度非常重要；
10,、切筋劃片：LED在出產(chǎn)中是連在一起的,，后期需要切筋或劃片將其分離；
11、測驗(yàn)包裝：測驗(yàn)LED的光電參數(shù),、查驗(yàn)外形尺寸,，依據(jù)客戶要求對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行分選，將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝,。
三,、原理及設(shè)備
3.1概述：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)別這三種狀況是靠物質(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)構(gòu)成等離子體，在宇宙中99.99％的物質(zhì)處于等離子狀況,。
3.2清洗原理：經(jīng)過化學(xué)或物理作用對(duì)工件外表進(jìn)行處理,，完成分子水平的污染物去除（一般厚度為3～30nm），然后進(jìn)步工件外表活性,。被鏟除的污染物可能為有機(jī)物,、環(huán)氧樹脂、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)選用不同的清洗工藝,，依據(jù)挑選的工藝氣體不同，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:外表反應(yīng)以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗，又稱PE,。
例1：O2＋e－→ 2O- +e－ O-＋有機(jī)物→CO2+H2O
從反應(yīng)式可見,，氧等離子體經(jīng)過化學(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,，氫等離子體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)能夠去除金屬外表氧化層,，清潔金屬外表,。
物理清洗：外表反應(yīng)以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗，也叫濺射腐蝕（SPE）,。
例：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外表，一般用于去除氧化物,、環(huán)氧樹脂溢出或是微顆粒污染物,，一起進(jìn)行外表能活化,。
物理化學(xué)清洗：外表反應(yīng)中物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)均起重要作用,。
3.3等離子清洗機(jī)
等離子清洗機(jī)的原理是在真空狀況下，壓力越來越小,，分子間距離越來越大,，分子間力越來越小，利用射頻源產(chǎn)生的高壓交變電場將氧,、氬,、氫等工藝氣體震動(dòng)成具有高反應(yīng)活性或高能量的離子，然后與有機(jī)污染物及微顆粒污染物反應(yīng)或碰撞構(gòu)成揮發(fā)性物質(zhì),，然后由作業(yè)氣體流及真空泵將這些揮發(fā)性物質(zhì)鏟除出去,，然后到達(dá)外表清潔活化的意圖。是清洗方法中最為*的剝離式清洗,，其優(yōu)勢(shì)在于清洗后無廢液,，最大特點(diǎn)是對(duì)金屬、半導(dǎo)體,、氧化物和大大都高分子資料等都能很好地處理,，可完成全體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。
四,、等離子清洗在LED封裝工藝中的使用
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)問題的元兇巨惡99%來源于支架、芯片與基板上的顆粒污染物,、氧化物及環(huán)氧樹脂等污染物,，怎么去除這些污染物一直是人們重視的問題，等離子清洗作為最近幾年開展起來的清洗工藝為這些問題提供了經(jīng)濟(jì)有用且無環(huán)境污染的處理方案,。針對(duì)這些不同污染物并依據(jù)基板及芯片資料的不同,，選用不同的清洗工藝能夠得到抱負(fù)的效果，可是錯(cuò)誤的工藝運(yùn)用則可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,，例如銀資料的芯片選用氧等離子工藝則會(huì)被氧化發(fā)黑乃至報(bào)廢,。所以挑選適宜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選用5％H2+95%Ar的混合氣體進(jìn)行等離子清洗,，鍍金資料芯片能夠選用氧等離子體去除有機(jī)物，而銀資料芯片則不能夠,。挑選適宜的等離子清洗工藝在LED封裝中的使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,，并且容易造成芯片手藝刺片時(shí)損害,，運(yùn)用等離子清洗能夠使工件外表粗糙度及親水性大大進(jìn)步，有利于銀膠平鋪及芯片粘貼,，一起可大大節(jié)省銀膠的運(yùn)用量,，下降成本。
2,、引線鍵合前：芯片粘貼到基板上后,，經(jīng)過高溫固化，其上存在的污染物可能包括有微顆粒及氧化物等,，這些污染物從物理和化學(xué)反應(yīng)使引線與芯片及基板之間焊接不*或粘附性差,，造成鍵合強(qiáng)度不夠。在引線鍵合前進(jìn)行等離子清洗,，會(huì)顯著進(jìn)步其外表活性,，然后進(jìn)步鍵合強(qiáng)度及鍵合引線的拉力均勻性。鍵合刀頭的壓力能夠較低（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,，鍵合的溫度也能夠下降,，因此進(jìn)步產(chǎn)值，下降成本,。
3,、LED封膠前：在LED注環(huán)氧膠過程中，污染物會(huì)導(dǎo)致氣泡的成泡率偏高,，然后導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量及運(yùn)用壽命低下,，所以，防止封膠過程中構(gòu)成氣泡同樣是人們重視的問題,。經(jīng)過等離子清洗后,，芯片與基板會(huì)愈加嚴(yán)密的和膠體相結(jié)合，氣泡的構(gòu)成將大大削減,，一起也將顯著進(jìn)步散熱率及光的出射率,。經(jīng)過以上幾點(diǎn)能夠看出資料外表活化、氧化物及微顆粒污染物的去除能夠經(jīng)過資料外表鍵合引線的拉力強(qiáng)度及侵潤特性直接表現(xiàn)出來,。