封装是实现LED从芯片走向实际使用的非常重要的一个中间环节。LED封装的主要目的体现在两个方面:其一是保护发光芯片和LED的机械结构,使其结构更加稳固,其二是可以通过封装来实现LED的光学特性。
LED封装先后经历了引脚式、贴片式、支架式到板上芯片结构(COB)等形式。LED封装工艺直接影响LED产品的成品率,而封装工艺中出现问题的罪魁祸首99%来源于芯片与基板上的颗粒污染物、氧化物及环氧树脂等污染物,如何去除这些污染物一直是人们关注的问题,等离子清洗作为最近几年发展起来的清洗工艺为这些问题提供了经济有效且无环境污染的解决方案。
(Die Bonding)贴片前的等离子清洗
通常待清洗产品表面会存有不少氧化物或是有机污染物,如果直接粘片会导致芯片粘结不完全,产生空隙不良(Voidfail),封装后产品的散热能力也会降低,严重影响芯片封装可靠性。因此,在芯片粘结前,采用等离子清洗去除芯片表面的有机物和其它污染物,可有效增强产品表面活性和粘结能力,降低空隙不良,从而提升粘片工艺的可靠性和稳定性。
(Wire Bonding)引线键合前等离子清洗
等离子清洗是提高焊接可靠性的一个重要方法。芯片粘贴到基板上后,经过高温固化,其上存在的污染物可能包含有微颗粒及氧化物等,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,造成键合强度不够。在引线键合前进行等离子清洗,不但能清洁掉芯片及引线框架表面的沾污和氧化物,还能激活待焊线区域的表面,使结合面更加牢固。
LED封胶前等离子清洗
在LED注环氧胶过程中,污染物会导致气泡的成泡率偏高,从而导致产品质量及使用寿命低下,所以,避免封胶过程中形成气泡同样是人们关注的问题。通过等离子清洗后,芯片与基板会更加紧密的和胶体相结合,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。
锡膏印刷前等离子清洗
锡膏印刷工序作为miniLED生产线最重要的工序之一,保证印刷过程质量显得非常重要,在印刷锡膏前焊盘表面受工艺环境等影响仍会出现污染、腐蚀等情况,不仅影响锡膏的熔融成型,而且可能造成更多的空洞。
等离子清洗除了去除焊盘表面脏污以外,在焊接过程中能够更好的改善焊盘表面自由能,较大幅度改善焊盘表面的润湿能力,提升锡膏熔融的流动性,使得锡膏能更好的附着于焊盘上,从而有利于气体的排出,这样就能避免空洞的形成,从而为焊料层的机械强度和质量可靠性提供了保证。
点胶压膜前等离子清洗
目前COB封装是MiniLED显示屏的最佳封装工艺,但传统的点胶工艺在芯片数量大、间距小的情况下越来越难以适用。为了提高COB封装效率以及可靠性,研究者们提出了“胶膜法”等多种工艺,“胶膜法”主要是先制成硅胶膜,再采用贴膜机等将硅胶膜贴附于基板上,最后进行高温固化,完成封装,这种工艺简单高效,适合大批量生产,制备的胶膜表面平整,出光一致性好,是一种理想点胶工艺。
未经处理的MiniLED光源板表面通常亲水性较差,不利于胶液的润湿和铺展。在点胶压膜前进行等离子清洗能够在材料表面引入羟基、羧基等极性官能团,增加表面的亲水性,使其后期与胶水结合更好,确保胶层的质量和性能。
等离子清洗优势明显,操作简单,精度可控,整个过程无需加热,不会产生任何的污染,安全可靠,在LED封装领域中有着大规模的应用。在整个LED封装工艺过程中,等离子清洗的作用主要有防止包封分层、提高焊线质量、增加键合强度、提高可靠性以及提高良品率节约成本等。
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