真空等離子清洗機

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淺談等離子清洗在LED封裝工藝中的應用

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淺談等離子清洗在LED封裝工藝中的應用

發布日期:2021-06-07 作者:kf 點擊:

    LED是可直接將電能轉化為可見光的發光器材,它有著體積小、耗電量低、運用壽命長、發光效率高、高亮度低熱量、環保、堅固耐用及可控性強等諸多長處,開展突飛猛進,現已能批量出產整個可見光譜段各種色彩的高亮度、高性能產品。近幾年,LED廣泛用于大面積圖文顯示屏,狀況指示、標志照明、信號顯示、轎車組合尾燈及車內照明等方面,被譽為21世紀新光源,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問題一直困擾著人們。等離子體清洗,一種無任何環境污染的新式清洗方法,將為人們處理這一問題。   真空等離子清洗設備

   一、LED的發光原理及根本結構

   發光原理:LED(light emitting diode),發光二極管,是一種固態的半導體發光器材,它能夠直接把電轉化為光,其中心部分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片,在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層,稱為p-n結,因此它具有一般pn結的I-N特性,即正向導通、反向到及擊穿特性,在必定條件下,它還具有發光特性。正向電壓下,這些半導體資料的pn結中,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合時會把多余的能量以光的形式釋放出來。半導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結的半導體物料的禁帶能量所決議,而光的強弱則與電流有關。

    根本結構:簡略來說,LED能夠看作是將一塊電致發光的半導體資料芯片,經過引線鍵合后四周用環氧樹脂密封。其芯片及典型產品根本結構見圖1(芯片與透鏡間為灌封膠)。

等離子清洗機


   二、LED封裝工藝

   在LED產業鏈中,上游為襯底晶片出產,中游為芯片設計及制作出產,下游為封裝與測驗。研發低熱阻、優異光學特性、高可靠的封裝技能是新式LED走向實用、走向商場的必經之路,從某種意義上講封裝是銜接產業與商場之間的樞紐,只要封裝好才能成為終端產品,然后投入實際使用。LED封裝技能大都是在分立器材封裝技能基礎上開展與演化而來的,但卻與一般分立器材不同,它具有很強的特殊性,不但完成輸出電信號、維護管芯正常作業及輸出可見光的功用,還要有電參數及光參數的設計及技能要求,所以無法簡略地將分立器材的封裝用于LED。經過多年來的不斷研討與開展,LED封裝工藝也發生了很大的變化,但其大致可分為以下幾個個過程:

    1、芯片查驗:資料外表是否有機械損害及麻點麻坑;

    2、LED擴片:選用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張,將芯片由擺放嚴密約0.1mm的距離拉伸至約0.6mm,便于后工序的操作;

    3、點膠:在LED支架的相應方位點上銀膠或絕緣膠;

    4、手藝刺片:在顯微鏡下用針將LED芯片刺到相應的方位;

    5、自動裝架:結合點膠和裝置芯片兩大過程,先在LED支架上點上銀膠(絕緣膠),然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動方位,再安置在相應的支架方位上;

    6、LED燒結:燒結的意圖是使銀膠固化,燒結要求對溫度進行監控,防止批次性不良;

    7、LED壓焊:將電極引到LED芯片上,完成產品表里引線的銜接作業;

    8、LED封膠:主要有點膠、灌封、模壓三種,工藝操控的難點是氣泡、多缺料、黑點;

    9、LED固化及后固化:固化即封裝環氧的固化,后固化是為了讓環氧充沛固化,一起對LED進行熱老化,后固化關于進步環氧與支架(PCB)的粘接強度非常重要;

    10、切筋劃片:LED在出產中是連在一起的,后期需要切筋或劃片將其分離;

    11、測驗包裝:測驗LED的光電參數、查驗外形尺寸,依據客戶要求對LED產品進行分選,將成品進行計數包裝。

    三、等離子清洗原理及設備

    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、自由激進分子、光子以及中性粒子組成,是物質的第四態。人們普遍認為的物質有三態:固態、液態、氣態。區別這三種狀況是靠物質中所含能量的多少。給氣態物質更多的能量,比如加熱,將會構成等離子體,在宇宙中99.99%的物質處于等離子狀況。

   3.2清洗原理:經過化學或物理作用對工件外表進行處理,完成分子水平的污染物去除(一般厚度為3~30nm),然后進步工件外表活性。被鏟除的污染物可能為有機物、環氧樹脂、光刻膠、氧化物、微顆粒污染物等。對應不同的污染物,應選用不同的清洗工藝,依據挑選的工藝氣體不同,等離子清洗分為化學清洗、物理清洗及物理化學清洗。

   化學清洗:外表反應以化學反應為主的等離子體清洗,又稱PE。

   例1:O2+e-→ 2O- +e-     O-+有機物→CO2+H2O

   從反應式可見,氧等離子體經過化學反應可使非揮發性有機物變成易揮發的H2O和CO2。

   例2:H2+e-→2H-+e-      H-+非揮發性金屬氧化物→金屬+H2O

   從反應式可見,氫等離子體經過化學反應能夠去除金屬外表氧化層,清潔金屬外表。

   物理清洗:外表反應以物理反應為主的等離子體清洗,也叫濺射腐蝕(SPE)。

   例:Ar+e-→Ar++2e-       Ar++沾污→揮發性沾污

   Ar+在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產生動能,然后轟擊在放在負電極上的被清洗工件外表,一般用于去除氧化物、環氧樹脂溢出或是微顆粒污染物,一起進行外表能活化。

物理化學清洗:外表反應中物理反應與化學反應均起重要作用。

   3.3等離子清洗設備

   等離子清洗設備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,利用射頻源產生的高壓交變電場將氧、氬、氫等工藝氣體震動成具有高反應活性或高能量的離子,然后與有機污染物及微顆粒污染物反應或碰撞構成揮發性物質,然后由作業氣體流及真空泵將這些揮發性物質鏟除出去,然后到達外表清潔活化的意圖。是清洗方法中最為完全的剝離式清洗,其最大優勢在于清洗后無廢液,最大特點是對金屬、半導體、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雜結構的清洗。

 

   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產品的成品率,而封裝工藝中出現問題的元兇巨惡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濟有用且無環境污染的處理方案。針對這些不同污染物并依據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的效果,可是錯誤的工藝運用則可能會導致產品報廢,例如銀資料的芯片選用氧等離子工藝則會被氧化發黑乃至報廢。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方面:

   1、點銀膠前:基板上的污染物會導致銀膠呈圓球狀,不利于芯片粘貼,并且容易造成芯片手藝刺片時損害,運用等離子清洗能夠使工件外表粗糙度及親水性大大進步,有利于銀膠平鋪及芯片粘貼,一起可大大節省銀膠的運用量,下降成本。

   2、引線鍵合前:芯片粘貼到基板上后,經過高溫固化,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反應使引線與芯片及基板之間焊接不完全或粘附性差,造成鍵合強度不夠。在引線鍵合前進行等離子清洗,會顯著進步其外表活性,然后進步鍵合強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,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,因此進步產值,下降成本。

   3、LED封膠前:在LED注環氧膠過程中,污染物會導致氣泡的成泡率偏高,然后導致產品質量及運用壽命低下,所以,防止封膠過程中構成氣泡同樣是人們重視的問題。經過等離子清洗后,芯片與基板會愈加嚴密的和膠體相結合,氣泡的構成將大大削減,一起也將顯著進步散熱率及光的出射率。經過以上幾點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過資料外表鍵合引線的拉力強度及侵潤特性直接表現出來。



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