等离子清洗在LED封装工艺中的应用 凯发一触即发真空等离子清洗机

LED 是发光二极管( Light Emitting Diode, LED)的简称、一般用作指示灯、显示板，省电等优点，它不但能够高效率地直接将电能转化为光能，而且拥有最长达数万小时至数十万小时的使用寿命，同时具备不易碎。近年来、由于半导体光电子技术的进步，LED的发光效率迅速提高，预示着一个新光源时代即将到来。

在LED 封装工艺过程中。器件表面的氧化物及颗粒污染物会降低产品可靠性，影响产品质量。封装前进行等离子清洗，则可有效去除器件表面氧化物污染物。

一、LED 的主要封装工艺

(1)芯片检验：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑；

(2) LED 扩片：采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，将划片后的LED 芯片由排列紧密约0.1 mm 的间距拉伸至约0.6 mm，便于后工序的操作；

(3) 点胶：在LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶；

(4) 手工刺片：将扩张后LED 芯片安置在刺片台的夹具上，并在显微镜下用针将LED 芯片一个一个刺到相应的位置上；

(5) 自动装架：自动装架结合了点胶和安装芯片两大步骤，先在LED 支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED 芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上；

(6) LED 烧结：烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良；

(7) LED 压焊：压焊是将电极引到LED 芯片上，完成产品内外引线的连接工作，LED 的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种；

(8) LED 封胶：LED 的封装主要有点胶、灌封、模压三种，基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点，设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架；

(9) LED 固化及后固化：固化即封装环氧的固化，后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化，后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘接强度非常重要；

(10) 切筋划片：由于LED 在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp 封装LED 采用切筋切断LED 支架的连筋，SMD-LED 则是在一片PCB 板上，需要划片机来完成分离工作；

(11) 测试包装：测试LED 的光电参数、检验外形尺寸、同时根据客户要求对LED 产品进行分选，将成品进行计数包装，超高亮LED 需要防静电包装。

LED 制作过程中主要存在的问题：

LED 制作过程中的主要问题难以去除污染物和氧化层。

支架与胶体结合不够紧密有微小缝隙，时间存放久了之后空气进入至使电极及支架表面氧化造成死灯。

解决方法：

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

（2）引线键合前。芯片粘贴到基板上后、其上存在的污染物可能包含有微颗粒及氧化物等，造成键合强度不够，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，经过高温固化。在引线键合前进行射频等离子清洗。从而提高键合强度及键合引线的拉力均匀性，会显著提高其表面活性。键合刀头的压力可以较低（有污染物时。降低成本，键合头要穿透污染物，因而提高产量，有些情况下，键合的温度也可以降低，需要较大的压力）。

（3）LED 封胶前。在LED 注环氧树脂胶过程中，从而导致产品质量及使用寿命低下，所以，污染物会导致气泡的成泡率偏高，避免封胶过程中形成气泡同样是人们关注的问题。通过射频等离子清洗后、芯片与基板会更加紧密地和胶体相结合，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。

二、等离子体清洗机理

清洗原理是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，从而提高工件表面活性。被清除的污染物可能有有机物、环氧树脂、光刻胶、氧化物、微颗粒污染物等，所以射频等离子清洗是一种高精密清洗。

就反应机理来看，等离子体清洗通常包括以下过程：

无机气体被激发到等离子态；

气相物质被吸附在固体表面；

被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子；

产物分子解析形成气相；

反应残余物脱离表面。

通过以下几个反应式及图1、图2 和图3 对清洗方式做详细说明。

物理清洗：表面反应以物理反应为主的等离子体清洗。

例：

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、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，然后轰击放在负电极上的被清洗工件表面。

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。

三、清洗效果对比

对LED封装工艺前添加射频等离子清洗、浸润特性的提高表明在封装工艺前进行射频等离子清洗是十分有益的，反映基板及芯片进行射频等离子清洗后是否有清洗效果的另一个检测指标为其表面的浸润特性，测量键合引线的拉力强度，键合引线拉力强度有明显增加，与未进行射频等离子清洗相比。

等离子清洗是清洗方法中最为彻底的剥离式清洗。清洗后无废液，其最大优势在相比说化学溶液清洗，等离子清洁属于干式清洗法，最大特点是对金属、半导体、氧化物和大多数高分子材料等原基材料都能很好地处理，可实现整体和局部以及复杂结构的清洗。随着LED产业的飞速发展，等离子清洗凭借其经济有效且无环境污染的特性必将推动LED行业更加快速的发展。