等離子清洗在LED封裝工藝中的應用 金徠真空等離子清洗機

LED 是發光二極管( Light Emitting Diode, LED)的簡稱，一般用作指示燈、顯示板，它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能，而且擁有最長達數萬小時至數十萬小時的使用壽命，同時具備不易碎，省電等優點。近年來，由於半導體光電子技術的進步，LED的發光效率迅速提高，預示著一個新光源時代即將到來。

在LED 封裝工藝過程中，器件表麵的氧化物及顆粒汙染物會降低產品可靠性，影響產品質量。封裝前進行等離子清洗，則可有效去除器件表麵氧化物汙染物。

一、LED 的主要封裝工藝

(1)芯片檢驗：材料表麵是否有機械損傷及麻點麻坑；

(2) LED 擴片：采用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張，將劃片後的LED 芯片由排列緊密約0.1 mm 的間距拉伸至約0.6 mm，便於後工序的操作；

(3) 點膠：在LED 支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠；

(4) 手工刺片：將擴張後LED 芯片安置在刺片台的夾具上，並在顯微鏡下用針將LED 芯片一個一個刺到相應的位置上；

(5) 自動裝架：自動裝架結合了點膠和安裝芯片兩大步驟，先在LED 支架上點上銀膠（絕緣膠），然後用真空吸嘴將LED 芯片吸起移動位置，再安置在相應的支架位置上；

(6) LED 燒結：燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進行監控，防止批次性不良；

(7) LED 壓焊：壓焊是將電極引到LED 芯片上，完成產品內外引線的連接工作，LED 的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種；

(8) LED 封膠：LED 的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種，基本上工藝控製的難點是氣泡、多缺料、黑點，設計上主要是對材料的選型，選用結合良好的環氧和支架；

(9) LED 固化及後固化：固化即封裝環氧的固化，後固化是為了讓環氧充分固化，同時對LED進行熱老化，後固化對於提高環氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要；

(10) 切筋劃片：由於LED 在生產中是連在一起的（不是單個），Lamp 封裝LED 采用切筋切斷LED 支架的連筋，SMD-LED 則是在一片PCB 板上，需要劃片機來完成分離工作；

(11) 測試包裝：測試LED 的光電參數、檢驗外形尺寸，同時根據客戶要求對LED 產品進行分選，將成品進行計數包裝，超高亮LED 需要防靜電包裝。

LED 製作過程中主要存在的問題：

LED 製作過程中的主要問題難以去除汙染物和氧化層。

支架與膠體結合不夠緊密有微小縫隙，時間存放久了之後空氣進入至使電極及支架表麵氧化造成死燈。

解決方法：

（1）點銀膠前。基板上的汙染物會導致銀膠呈圓球狀，不利於芯片粘貼，而且容易造成芯片手工刺片時損傷，使用射頻等離子清洗可以使工件表麵粗糙度及親水性大大提高，有利於銀膠平鋪及芯片粘貼，同時可大大節省銀膠的使用量，降低成本。

（2）引線鍵合前。芯片粘貼到基板上後，經過高溫固化，其上存在的汙染物可能包含有微顆粒及氧化物等，這些汙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。在引線鍵合前進行射頻等離子清洗，會顯著提高其表麵活性，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（有汙染物時，鍵合頭要穿透汙染物，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。

（3）LED 封膠前。在LED 注環氧樹脂膠過程中，汙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。通過射頻等離子清洗後，芯片與基板會更加緊密地和膠體相結合，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。

二、等離子體清洗機理

清洗原理是通過化學或物理作用對工件表麵進行處理，實現分子水平的汙染物去除，從而提高工件表麵活性。被清除的汙染物可能有有機物、環氧樹脂、光刻膠、氧化物、微顆粒汙染物等，所以射頻等離子清洗是一種高精密清洗。

就反應機理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：

無機氣體被激發到等離子態；

氣相物質被吸附在固體表麵；

被吸附基團與固體表麵分子反應生成產物分子；

產物分子解析形成氣相；

反應殘餘物脫離表麵。

通過以下幾個反應式及圖1、圖2 和圖3 對清洗方式做詳細說明。

物理清洗：表麵反應以物理反應為主的等離子體清洗。

例：

Ar＋e-→Ar++2e-

Ar++ 沾汙→揮發性沾汙

Ar+ 在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產生動能，然後轟擊放在負電極上的被清洗工件表麵，一般用於去除氧化物、環氧樹脂溢出或是微顆粒汙染物，同時進行表麵能活化。

物理化學清洗：表麵反應中物理反應與化學反應均起重要作用。

三、清洗效果對比

對LED封裝工藝前添加射頻等離子清洗，測量鍵合引線的拉力強度，與未進行射頻等離子清洗相比，鍵合引線拉力強度有明顯增加，反映基板及芯片進行射頻等離子清洗後是否有清洗效果的另一個檢測指標為其表麵的浸潤特性，浸潤特性的提高表明在封裝工藝前進行射頻等離子清洗是十分有益的。

等離子清洗是清洗方法中最為徹底的剝離式清洗，其最大優勢在相比說化學溶液清洗，等離子清潔屬於幹式清洗法，清洗後無廢液，最大特點是對金屬、半導體、氧化物和大多數高分子材料等原基材料都能很好地處理，可實現整體和局部以及複雜結構的清洗。隨著LED產業的飛速發展，等離子清洗憑借其經濟有效且無環境汙染的特性必將推動LED行業更加快速的發展。