LED固晶膠污染芯片電極的機(jī)理(lǐ)和解決方案

發布時間：

2020-08-06 14:47

來(lái)源：

摘要：

在LED封裝過程中，固晶烘烤後經常發生(shēng)電極沾污的現象。本文分(fēn)析了污染物成分(fēn)，發現污染物爲固晶膠揮發物，在此基礎上分(fēn)析了固晶膠沾污芯片電極的兩個可(kě)能的原因，并給出了相(xiàng)應的解決方案。

一、電極玷污現象

目前在LED封裝過程中經常出現固晶膠烘烤固化後，金電極上發生(shēng)有污染物附着，導緻無法焊線或焊線拉力不足的情況。

▲ 如(rú)上圖，用金相(xiàng)顯微鏡觀察電極上有明顯的污染物。

二、原因分(fēn)析及解決方案

1、 污染物成分(fēn)

如(rú)圖，用電子能譜儀(EDS,EnergyDispersive Spectrometer,可(kě)分(fēn)析材料微區成分(fēn)元素的種類與含量)對芯片沾污部分(fēn)進行元素分(fēn)析，檢出了C、O、Si元素，而固晶膠的主要成分(fēn)是矽氧烷（元素爲H、C、O、Si），由于EDS無法測出H元素，故可(kě)以推測芯片電極污染物含有固晶膠成分(fēn)。

2 、原因分(fēn)析

通過元素分(fēn)析我們推測污染物爲固晶膠，說(shuō)明烘烤時固晶膠與電極發生(shēng)了某種結合。

▲ 如(rú)上圖，無爬膠痕迹

固晶膠可(kě)以通過揮發和爬膠的方式與電極接觸。但(dàn)是由顯微照(zhào)片分(fēn)析可(kě)以看(kàn)出芯片四周并沒有爬膠痕迹，因此可(kě)以排除因固晶膠爬膠造成芯片污染的可(kě)能；而固晶膠在烘烤固化過程中會有少量的揮發物，揮發物中含有的帶羟基的小分(fēn)子交聯劑，具有很高的化學活性，有很大(dà)可(kě)能是吸附污染主因。

那麽固晶膠揮發物是如(rú)何與芯片電極發生(shēng)吸附的呢(ne)？我們作(zuò)出了如(rú)下兩種推測：

①.含羟基小分(fēn)子交聯劑與芯片電極污染物發生(shēng)化學吸附

由于交聯劑本身(shēn)不會與金電極發生(shēng)反應，而芯片生(shēng)産過程中有殘留活性污染物的可(kě)能，故推測可(kě)能是交聯劑與電極制備過程中殘留的污染物發生(shēng)化學反應産生(shēng)吸附。

②.含羟基小分(fēn)子交聯劑與芯片電極發生(shēng)靜(jìng)電吸附

由于羟基中的氧原子電負性較強，使得(de)氫與氧之間的共用電子對向氧原子偏移，正負電中心不在平衡位置，使得(de)分(fēn)子顯電性，若芯片電極帶靜(jìng)電，則兩者就(jiù)會産生(shēng)靜(jìng)電引力，進而吸附在一起，形成污染。

2.1含羟基小分(fēn)子交聯劑與芯片電極污染物發生(shēng)化學吸附

2.1.1芯片污染物來(lái)源

芯片的污染可(kě)能來(lái)源于芯片制作(zuò)過程中引入的污染和固晶操作(zuò)時引入的污染（如(rú)操作(zuò)過程中觸碰芯片等）。

我們通過顯微鏡觀察發生(shēng)電極沾污的芯片，在其表面并沒有觀察到有人(rén)爲污染的痕迹（如(rú)指紋），因此可(kě)以排除因人(rén)工(gōng)操作(zuò)導緻的芯片污染。

而芯片的制備過程中需要進行多次光(guāng)刻，光(guāng)刻時涉及到顯影(yǐng)過程，目前常用的顯影(yǐng)劑是無機(jī)堿+雙氧水溶液（如(rú)碳酸鈉溶液），這一過程會在芯片電極表面殘留羟基等官能團。在後道工(gōng)序中，芯片廠(chǎng)商會加入化學試劑清洗及水洗步驟，對附着的離(lí)子污染進行清洗，但(dàn)有可(kě)能存在清洗不完全或清洗設備維護不當造成二次污染等情況。