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等离子清洗在LCD液晶行业应用

深圳市普仕曼科技有限公司

2020/10/10 15:06:04

文章内容出自公众号:薄化产业研究  作者小博
   
   目前组装技术的趋势主要是
SIPBGACSP封装使半导体器件向模块化、高集成化和小型化方向发展。在这样的封装与组装工艺中,大的问题是粘结填料处的有机物污染和电加热中形成的氧化膜等。由于在粘结表面有污染物存在,导致这些元件的粘接强度降低和封装后树脂的灌封强度降低,直接影响到这些元件的组装水平与继续发展。为提高与改善这些元件的组装能力,大家都在想尽一切办法进行处理。提高实践证明,在封装工艺中适当地引入等离子清洗技术进行表面处理,可以大大改善封装可靠性和提高成品率。

   在玻璃基板(LCD)上安装裸芯片IC的COG工艺过程中,当芯片粘接后进行高温硬化时,在粘结填料表面有基体镀层成分析出的情况。还时有Ag浆料等连接剂溢出成分污染粘结填料。如果能在热压绑定工艺前用等离子清洗去除这些污染物,则热压绑定的质量能够大幅提升。进一步说,由于基板与裸芯片IC表面的润湿性都提高了,则LCD—COG模块的粘结密接性也能提高,同时也能够减少线条腐蚀的问题。

等离子清洗机在LCD液晶行业应用

       离子体通常称作物质的第四种状态,前三种状态是固体、液体、气体,它们是比较常见的,就存在于我们周围。离子体尽管在宇宙的别处非常丰富,但在地球上只存在于某种特定环境。离子体的自然存在包括闪电、北极光。就好像把固体转变成气体需要能量一样,产生离子体也需要能量。一定量的离子体是由带电粒子和中性粒子(包括原子、离子和自由粒子)混合组成。离子体能够导电,和电磁力起反应。

       当温度升高时,物质就由固体变成液体,液体则会变成气体。当气体的温度升高时,此气体分子会分离成为原子,若温度继续上升,围绕在原子核周围的电子就会脱离原子成离子(正电荷)与电子(负电荷),此现象称为电离。因电离现象而带有电荷离子的气体便称为等离子(PLASMA)。因此通常将等离子归类为自然界中的固体液体气体等物态以外的第四态

       在实验中,若施加电场于气体就会产生电离现象,这称为放电电离等离子。事实上,在大自然界所发生的各种现象中,高达99.9%的宇宙空間是充满等离子状态的。等离子的定义为:当空间中的离子数与电子数接近相同使空间呈现电中性之状态时,便称为等离子。

等离子清洗原理

       给气态物质更多的能量,比如加热,将会形成等离子体。当到达等离子状态时,气态分子裂变成了许许多多的高度活跃的粒子。这些裂变不是一直保持的,一旦用于形成等离子体的能量消失,各类粒子重新结合,形成原来的气体分子。与湿法清洗不同,等离子清洗的机理是依靠处于“等离子态的物质的活化作用达到去除物体表面污渍的目的。从目前各类清洗方法来看,等离子体清洗也是所有清洗方法中*的剥离式的清洗方式

        等离子清洗一般是利用激光、微波、电晕放电、热电离、弧光放电等多种方式将气体激发成等离子状态。

        在等离子清洗应用中,主要是利用低压气体辉光等离子体。一些非聚合性无机气体(Ar2、N2、H2、O2等)在高频低压下被激发,产生含有离子、激发态分子,自由基等多种活性粒子。一般在等离子清洗中,可把活化气体分为两类,一类为惰性气体的等离子体(如Ar2、N2等);另一类为反应性气体的等离子体(如O2、H2等)。这些活性粒子能与表面材料发生反应,其反应过程如下:

电离——气体分子——激发——激发态分子——清洗——活化表面 

   等离子产生的原理是给一组电极施以射频电压(频率约为几十兆赫兹),电极之间形成高频交变电场,区域内气体在交变电场的激荡下,产生等离子体。活性等离子对被清洗物进行表面物理轰击与化学反应双重作用,使被清洗物表面物质变成粒子和气态物质,经过抽真空排出,而达到清洗目的。

   等离子清洗的清洗过程从原理上分为两个过程

   过程1为:有机物的去除

        首先是利用等离子的原理将气体分子激活:

O2→ O + O+2e-,   O+ O2 → O3,  O3 → O + O2

然后利用O,O3与有机物进行反应,达到将有机物排除的目的:

有机物+ O,O3→  CO2 + H2O

   过程2为:表面的活化

   首先是利用等离子的原理将气体分子激活:

O2→ O + O+2e-,   O+ O2 → O3,  O3 → O + O2

然后利用O,O3含氧官能团的表面活化作用,来改善材料的粘着性和湿润性能,其反应为:

R•+O•→RO•

R•+O2→ROO•

        在实际使用中,考虑到生产成本及实际使用稳定性,一般使用净化的ADC(压缩空气)O2、N2,只有在一些特殊场合才使用氩气。这是利用等离子体中的氧气的游离基的运动使表面达到亲水基化。当形成这一亲水基时,等离子氧游离基与基板表面的碳结合生成CO2,从而除去有机物质。

   等离子清洗技术能够清除金属、陶瓷、塑料、玻璃表面的有机污染物,可以明显改变这些表面的粘接性及焊接强度。离子化过程能够容易地控制和安全地重复实现。可以说,有效的表面处理对于产品的可靠性或过程效率的提高是至关重要的,等离子技术在其中发挥了重要作用。通过表面活化,等离子技术可以改善绝大多数物质的性能:洁净度、亲水性、斥水性、粘结性、标刻性、润滑性、耐磨性。

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