2.1.5解決方案
經(jīng)過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,我們可以確認(rèn)該污染主要是因?yàn)樾酒苽溥^(guò)程中殘留的羥基等活性基團(tuán)與固晶膠中易揮發(fā)的含羥基小分子交聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),要解決此類污染,我們需要分別從芯片和固晶膠兩方面來(lái)改善。
芯片端 |
芯片清洗 |
芯片制作流程結(jié)束后增加清洗步驟,采用化學(xué)試劑清洗+水洗+烘烤+等離子體清洗的過(guò)程,消除芯片電極上的離子污染。 |
固晶膠端 |
工藝改進(jìn) |
將分子量分布較寬的原料,通過(guò)酸催化平衡反應(yīng)對(duì)主要物料進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)分子量分布窄,減少小分子物質(zhì)的含量,并通過(guò)薄膜蒸發(fā)、分子蒸餾等工藝措施進(jìn)一步降低原料的揮發(fā)量,從而降低了小分子揮發(fā)物的污染。 |
原料把控 |
應(yīng)用凝膠滲透色譜(GPC)法,管控每一批次配膠原料的分子量分布,保證配膠原料的分子量分布指數(shù)(D)在1~3范圍內(nèi)(D=1時(shí),是均一分子量的聚合物,D的數(shù)值比1越大其分子量分布越寬,分散性程度越大),確保固晶膠質(zhì)量的穩(wěn)定。 |
如圖,我們通過(guò)薄膜蒸發(fā)、分子蒸餾等工藝措施對(duì)固晶膠原材料進(jìn)行小分子物質(zhì)的分離后,根據(jù)GPC測(cè)試結(jié)果可以看出,固晶膠的分子量分布均一性有較大改善,固晶膠的揮發(fā)份由原來(lái)的0.48%下降到0.17%,大大減少了揮發(fā)量。說(shuō)明通過(guò)固晶膠廠商的技術(shù)改進(jìn)和原料管控,是可以有效達(dá)到降低固晶膠揮發(fā)物、減少電極污染的目的。
2.2含羥基小分子交聯(lián)劑與芯片電極發(fā)生靜電吸附
2.2.1芯片帶電原因
芯片是粘附在藍(lán)膜上的,使用時(shí)需要撕開藍(lán)膜進(jìn)行擴(kuò)晶,這一過(guò)程很容易產(chǎn)生靜電,標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序(SOP)中規(guī)定,擴(kuò)晶站需配備離子風(fēng)扇,并在離子風(fēng)扇出風(fēng)口進(jìn)行撕藍(lán)膜及擴(kuò)晶操作,且操作人員需佩戴靜電手環(huán),防止芯片產(chǎn)生靜電。但是實(shí)際生產(chǎn)中部分操作人員不按規(guī)定操作,未使用離子風(fēng)扇,有可能使芯片帶電。
正確操作流程:佩戴靜電手環(huán),在離子風(fēng)扇下進(jìn)行撕藍(lán)膜,而后用擴(kuò)晶機(jī)擴(kuò)晶。
2.2.2靜電吸附機(jī)理
由于固晶膠中含有帶羥基的小分子交聯(lián)劑,其分子鏈短、沸點(diǎn)低,在加熱固化過(guò)程中很容易揮發(fā)并附帶出微量硅膠組分。
如圖1所示,交聯(lián)劑所含有的羥基是強(qiáng)極性基團(tuán),其氧原子電負(fù)性很強(qiáng),使得氫與氧之間的共用電子對(duì)向氧原子偏移,正負(fù)電中心不在平衡位置,使得基團(tuán)對(duì)外顯電性;
若芯片電極帶電,那么這些極性的基團(tuán)會(huì)在空氣中形成電泳現(xiàn)象,通過(guò)靜電吸附富集在電極點(diǎn);如圖2所示,這些富集物(小分子交聯(lián)劑及所附帶的微量硅膠組分)在電極表面沉積,在烘烤過(guò)程中含有的微量硅膠在交聯(lián)劑作用下固化,還有大量未反應(yīng)的交聯(lián)劑由于富集作用形成液體狀的污染物殘留在芯片電極表面。由于電極點(diǎn)被這些有機(jī)物阻隔,金線或合金線無(wú)法在電極點(diǎn)正常焊接。
2.2.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
將芯片固在如所示的基片上,分為A和B;① 將A芯片蓋上一層藍(lán)膜,然后通過(guò)撕藍(lán)膜的方式使芯片帶電;② 將B放在離子風(fēng)扇下吹20分鐘,徹底消除芯片所帶靜電。
然后分別在A和B的芯片周圍涂上等量的固晶膠,隨后按圖示的方法用燒杯罩住A和B,并放入烤箱烘烤(120℃/1H+160℃/2H)。
烘烤完成后用金相顯微鏡分別對(duì)A和B的芯片電極部分進(jìn)行觀察,結(jié)果如下圖:
注:圖片采用暗場(chǎng)拍攝,黑色區(qū)域?yàn)殡姌O金屬層;
芯片測(cè)試點(diǎn)為芯片點(diǎn)亮測(cè)試過(guò)程中留下的痕跡
由圖可以明顯看出,經(jīng)過(guò)帶靜電處理后,固晶烘烤后的電極表面有大量污染物附著;而經(jīng)過(guò)靜電去除的芯片則基本沒(méi)有污染物。
說(shuō)明芯片帶電會(huì)造成烘烤時(shí)固晶膠揮發(fā)物與電極產(chǎn)生靜電吸引從而導(dǎo)致固晶膠在電極表面富集并形成污染。
2.2.4解決方案
經(jīng)過(guò)上述分析,我們可以確認(rèn)該污染主要是因?yàn)樵谛酒褂眠^(guò)程中,由于操作不規(guī)范,導(dǎo)致芯片電極異常帶電,固晶膠中揮發(fā)出來(lái)的含羥基小分子交聯(lián)劑與電極發(fā)生靜電吸附,要解決此類污染,我們需要從操作規(guī)范和固晶膠兩方面來(lái)改善。
操作過(guò)程 |
規(guī)范操作 |
芯片使用(如擴(kuò)晶、固晶)時(shí),配備離子風(fēng)扇及靜電手環(huán),嚴(yán)格按照規(guī)定操作,防止由于操作不當(dāng)造成芯片帶靜電。 |
固晶膠端 |
工藝改進(jìn) |
具體方法同前一部分,進(jìn)行工藝改進(jìn)和原料管控,確保固晶膠原材料分子量分布指數(shù)(D)在1~3范圍內(nèi)以及降低揮發(fā)份含量,減少含羥基的小分子交聯(lián)劑揮發(fā)物。 |
原料把控 |
三、 總結(jié)
經(jīng)過(guò)以上分析我們可以知道LED封裝過(guò)程中固晶烘烤后芯片電極附著的污染物為固晶膠。而固晶膠烘烤時(shí)揮發(fā)出來(lái)的含羥基小分子交聯(lián)劑通過(guò)兩種原因與電極發(fā)生吸附:①含羥基小分子交聯(lián)劑與芯片電極污染物發(fā)生化學(xué)吸附;②含羥基小分子交聯(lián)劑與芯片電極發(fā)生靜電吸附;通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證我們可以看出經(jīng)過(guò)堿水處理的芯片污染程度遠(yuǎn)大于帶靜電處理的芯片,因此我們推化學(xué)吸附為主要原因,靜電吸附為次要原因。針對(duì)以上兩種原因,我們有如下解決方案:
原因 |
解決方案 |
||
①含羥基小分子交聯(lián)劑與芯片電極污染物發(fā)生化學(xué)吸附 |
芯片端 |
芯片清洗 |
芯片制作流程結(jié)束后增加清洗步驟,采用化學(xué)試劑清洗+水洗+烘烤+等離子體清洗的過(guò)程,消除芯片電極上的離子污染。 |
固晶膠端 |
工藝改進(jìn) |
將分子量分布較寬的原料,通過(guò)酸催化平衡反應(yīng)對(duì)主要物料進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)分子量分布窄,減少小分子物質(zhì)的含量,并通過(guò)薄膜蒸發(fā)、分子蒸餾等工藝措施進(jìn)一步降低原料的揮發(fā)量,從而降低了小分子揮發(fā)物的污染。 |
|
原料把控 |
應(yīng)用凝膠滲透色譜(GPC)法,管控每一批次配膠原料的分子量分布,保證配膠原料的分子量分布指數(shù)(D)在1~3范圍內(nèi),確保固晶膠質(zhì)量的穩(wěn)定。 |
||
②含羥基小分子交聯(lián)劑與芯片電極發(fā)生靜電吸附 |
操作過(guò)程 |
規(guī)范操作 |
芯片使用(如擴(kuò)晶、固晶)時(shí),配備離子風(fēng)扇及靜電手環(huán),嚴(yán)格按照規(guī)定操作,防止由于操作不當(dāng)造成芯片帶靜電。 |
固晶膠端 |
工藝改進(jìn) |
具體方法同上,進(jìn)行工藝改進(jìn)和原料管控,確保固晶膠原材料分子量分布指數(shù)(D)在1~3范圍內(nèi)以及降低揮發(fā)份含量,減少含羥基的小分子交聯(lián)劑揮發(fā)物。 |
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原料把控 |
-
led
+關(guān)注
關(guān)注
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原文標(biāo)題:【下篇】固晶膠沾污LED芯片電極的機(jī)理研究及解決方案
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