等離子清洗在LED封裝工藝中的應用

　　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罪魁禍首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，如何去除這些污染物一直是人們關注的問題，等離子清洗作為近幾年發展起來的清洗工藝為這些問題提供了經濟有效且無環境污染的解決方案。針對這些不同污染物并根據基板及芯片材料的不同，采用不同的增加結合力/粘接力清洗工藝可以得到理想的效果，但是錯誤的工藝使用則可能會導致產品報廢，例如銀材料的芯片采用氧等離子工藝則會被氧化發黑甚至報廢。所以選擇合適的等離子清洗工藝增加結合力/粘接力在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封裝中的應用大致分為以下幾個方面：

　　? 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，而且容易造成芯片手工刺片時損傷，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增加結合力/粘接力，同時可大大節省銀膠的使用量，降低成本。

　　? 引線鍵合前：芯片粘貼到基板上后，經過增加結合力/粘接力高溫固化，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反應使引線與芯片及基板之間焊接不*或粘附性差，造成鍵合強度不夠。在引線鍵合前增加結合力/粘接力進行等離子清洗，增加結合力/粘接力會顯著提高其表面活性，從而提高鍵合強度及鍵合引線的拉力均勻性。鍵合刀頭的壓力可以較低（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，鍵合的溫度也可以降低，因而提高產量，降低成本。

　　? 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，從而導致產品質量及使用壽命低下，所以，避免封膠過程中形成氣泡同樣是人們關注的問題。通過等離子增加結合力/粘接力清洗后，芯片與基板會更加緊密的和膠體相結合，氣泡的形成將大大減少，同時也將顯著提高散熱率及光的出射率。

　　通過以上幾點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材料表面鍵合引線的拉力強度及侵潤特性直接表現出來。

　　某幾家LED廠產品封裝工藝中以上幾點工藝前添加等離子清洗，測量鍵合引線的拉力強度與未進行等離子清洗相比，鍵合引線拉力強度有明顯增加，但由于產品不同，所以增加的幅度也大小不等，有的只增加12％，有的卻可以增加80％，也有的廠家測量的數據反映平均拉力沒有明顯增加，但是小鍵合拉力卻明顯提高，對于確保產品可靠性來說，這仍然是十分有益的。圖3為某LED廠家一批氧化的LED等離子清洗增加結合力/粘接力前后對比，圖4為某LED廠家對一批LED在等離子清洗前后進行的鍵合引線拉力對比圖。

　　等離子清洗設備LED增加結合力/粘接力工藝

　　等離子清洗過后，檢測芯片與基板清洗效果的另一指標為其表面的浸潤特性，通過對幾家產品進行實驗檢測表明未進行等離子清洗的樣品接觸角大約為40°~68°左右;表面進行化學反應機制等離子體清洗的樣品接觸角大約為10°～17°左右；表面進行物理反應機制等離子體清洗過的樣品接觸角為20°～28°左右。不同廠家、不同產品及不同清洗工藝的清洗效果是不同的，浸潤特性的提高表明在上述幾點封裝工藝前進行等離子清洗增加結合力/粘接力是十分有益的。圖5為等離子清洗前后在某種LED工件表面滴落7微升純凈水并利用接觸角檢測儀進行檢測的接觸角對比。

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