等离子清洗机在LCD-COG组装工艺中的应用----

等离子清洗-等离子刻蚀-等离子去胶-等离子活化-等离子改性-等离子去胶渣

一、前言

   目前组装技术的趋势主要是SIP、BGA、CSP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,最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。

二、等离子体

    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。

    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”。    

三、等离子清洗原理    

   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)。等离子产生的原理如下: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,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;

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,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。

四、等离子清洗机在COG-LCD组装技术中的应用

    LCD的COG组装过程,是将裸片IC贴装到ITO玻璃上,利用金球的压缩与变形来使ITO玻璃上的引脚与IC上的引脚导通。由于精细线路技术的不断发展,目前已经发展到生产Pitch为20μm、线条为10μm的产品。这些精细线路电子产品的生产与组装,对ITO玻璃的表面清洁度要求非常高,要求产品的可焊接性能好、焊接牢固、不能有任何有机与无机的物质残留在ITO玻璃上来阻止ITO电极端子与IC BUMP的导通性,因此,对ITO玻璃的清洁显得非常重要。在目前的ITO玻璃清洁工艺中,大家都在尝试利用各种清洗剂(酒精清洗、棉签+柠檬水清洗、超声波清洗)进行清洗,但由于清洗剂的引入,会导致由于清洗剂的引入而带来其他的相关问题,因此,探索新的清洗方法成为各厂家的努力方向。通过逐步的试验,利用等离子清洗的原理来对ITO玻璃进行表面清洁,是比较有效的清洁方法。    

下面是经过等离子清洗前后的效果差别:

1.使用设备: 等离子大气压等离子清洗机;气体:无油干燥空气

2.将20pcs IC Bump向上放置(粘在黄胶纸上),进行Plasma清洗,然后再将IC正常热压到LCD上,进行测试,观察产品显示状况。

3.将23pcs显示白条,并且未封硅胶的产品,进行Plasma清洗,然后再测试,观察白条显示状况。

4.取2pcs显示OK的产品,在同一位置裸露的ITO上沾上汗渍(不戴手套,直接戴手指套,约15分钟后手指套内的汗渍),将其中1pcs进行Plasma清洗,然后产品一起通电,观察腐蚀状况(车间温度管控范围:22℃+/-6℃,湿度控制范围55%+/-15%)。

产品A经过等离子清洗;产品B不进行等离子清洗。通过连续的通电实验(200小时)后,情况如下:产品A在通电71.5H时出现第一条缺线,通电77H时出现第二条缺线; 而产品B在通电4.5H时,显示缺四条线。

从上面的实验数据可以看出:

1、等离子清洗时产生的静电不会对产品造成不良;

2、等离子清洗机可清洗ITO表面的微量导电脏污,可以改善由于漏电导致的白条现象;

3、等离子清洗可以降低被污染产品的腐蚀速度和腐蚀程度。

 从上面的原理分析及实验数据可以得出: 等离子清洗可用于LCD玻璃及LCD—COG半成品玻璃组装过程的清洗,来改善产品的质量及其稳定性。


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