0． 引言 

LED是可直接将电能转化为可见光的发光器件，它有着体积小、耗电量低、使用寿命长、发光效率高、高亮度低热量、环保、坚固耐用及可控性强等诸多优点，发展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能产品。近几年，LED广泛用于大面积图文显示屏，状态指示、标志照明、信号显示、汽车组合尾灯及车内照明等方面，被誉为21世纪新光源，然而在其封装工艺中存在的污染物一直是其快速发展道路上的一只拦路虎，如何能够简单快速及无污染的解决掉这个问题一直困扰着人们。等离子体清洗，一种无任何环境污染的新型清洗方式，将为人们解决这一问题。

1． LED的发光原理及基本结构

发光原理：LED（light emitting diode），发光二极管，是一种固态的半导体发光器件，它可以直接把电转化为光，其核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结，因此它具有一般pn结的I-N特性，即正向导通、反向截至及击穿特性，在一定条件下，它还具有发光特性。正向电压下，这些半导体材料的pn结中，电流从LED阳极流向阴极，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来。半导体晶体可以发出从紫外到红外不同颜色的光线， 其波长和颜色由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定，而光的强弱则与电流有关。

基本结构：简单来说，LED可以看作是将一块电致发光的半导体材料芯片，通过引线键合后四周用环氧树脂密封。其芯片及典型产品基本结构见图1（芯片与透镜间为灌封胶

2． LED封装工艺

在LED产业链中，上游为衬底晶片生产，中游为芯片设计及制造生产，下游为封装与测试。研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向实用、走向市场的必经之路，从某种意义上讲封装是连接产业与市场之间的纽带，只有封装好才能成为终端产品，从而投入实际应用。LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却与一般分立器件不同，它具有很强的特殊性，不但完成输出电信号、保护管芯正常工作及输出可见光的功能，还要有电参数及光参数的设计及技术要求，所以无法简单地将分立器件的封装用于LED。经过多年来的不断研究与发展，LED封装工艺也发生了很大的变化，但其大致可分为以下几个个步骤：

芯片检验/点胶/手工刺片/自动装架/LED烧结/LED压焊/LED封胶/LED固化及后固化/切筋划片/测试包装

等离子清洗机在LED封装工艺中的应用

 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zui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。针对这些不同污染物并根据基板及芯片材料的不同，采用不同的清洗工艺可以得到理想的效果，但是错误的工艺使用则可能会导致产品报废，例如银材料的芯片采用氧等离子工艺则会被氧化发黑甚至报废。所以选择合适的等离子清洗工艺在LED封装中是非常重要的，而熟知等离子清洗原理更是重中之重。一般情况下，颗粒污染物及氧化物采用5％H₂+95%Ar的混合气体进行等离子清洗，镀金材料芯片可以采用氧等离子体去除有机物，而银材料芯片则不可以。选择合适的等离子清洗工艺在LED封装中的应用大致分为以下几个方面：

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

*  引线键合前：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，会显著提高其表面活性，从而提高键合强度及键合引线的拉力均匀性。键合刀头的压力可以较低（有污染物时，键合头要穿透污染物，需要较大的压力），有些情况下，键合的温度也可以降低，因而提高产量，降低成本。

*  LED封胶前：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。

通过以上几点可以看出材料表面活化、氧化物及微颗粒污染物的去除可以通过材料表面键合引线的拉力强度及侵润特性直接表现出来。

图3为某LED厂家一批氧化的LED等离子清洗前后对比，图4为某LED厂家对一批LED在等离子清洗前后进行的键合引线拉力对比图。

等离子清洗过后，检测芯片与基板清洗效果的另一指标为其表面的浸润特性，通过对几家产品进行实验检测表明未进行等离子清洗的样品接触角大约为40°~68°左右;表面进行化学反应机制等离子体清洗的样品接触角大约为10°～15°左右；表面进行物理反应机制等离子体清洗过的样品接触角为20°～28°左右。不同厂家、不同产品及不同清洗工艺的清洗效果是不同的，浸润特性的提高表明在上述几点封装工艺前进行等离子清洗是十分有益的。图5为等离子清洗前后在某种LED工件表面滴落7微升纯净水并利用接触角检测仪进行检测的接触角对比。