Плазменная обработка поверхности

Плазменная обработка поверхности металлов – разделительная и поверхностная резка, нанесение покрытий, наплавка и сварка, для которых применяется ионизированный газ. Получают данное агрегатное состояние вещества изотермическим нагревом аргона, водорода, азота или кислорода. Температура перехода газа в плазму 5 тыс. К, при этом разрушается внешняя оболочка атомов, и освобождаются электроны, ионизируя среду.

Плазменная обработка поверхности – обязательная составляющая подготовительных процессов перед ультразвуковой сваркой, которая влияет на:

  • прочность шва;
  • соединение с адгезивами и компаундами;
  • качество последующих этапов технологического цикла.

Основной фактор, влияющий на эксплуатационные характеристики выпускаемого продукта, – прочность соединительного шва.

Допустимые значения данного показателя обеспечивают 4-ре компонента:

  • характеристики соединяемых материалов;
  • диаметр проводника;
  • выбранный режим сварки;
  • чистота поверхности.

Обработка загрязненного материала (с неорганическими включениями или органическими следами фоторезиста или жиров) в серийном производстве становится причиной регулярных сбоев в работе оборудования и недостаточной надежности соединения.

Плазменная обработка поверхности или очистка применяется с целью предотвращения:

  1. Отслоения приваренного контактного вывода. Данная проблема особенно актуальна для УЗ-сварки золотых контактов, когда никель мигрирует из нижнего слоя наружу через тонкую оболочку Au и препятствует процессу соединения.
  2. Вырождение контакта. Кроме более активных металлов, снижают стойкость шва газовые включения – пустоты и фтористые соединения.
  3. Образования окислов. Алюминий и медь окисляются в атмосфере и без плазменной обработки не поддаются УЗ-сварке или образуют слабое соединение.

Чистка ионизированным газом модифицирует поверхность, в частности корректирует химический состав, коэффициенты гидрофильности и адгезии, оставляя первичными объемные характеристики. Изменения материала зависят от применяемого газа (Ar, O2, NO, NH3). Кислород убивает органику, но неприменим для активных металлов, которые разрушаются при контакте с плазмой. Ионизированный аргон ликвидирует механические загрязнения и укрупняет фактуру, что положительно отражается на надежности интерметаллического соединения. Чаще всего на производстве применяют смесь из данных газов. На примере изображен контакт после плазменной обработки Ar/O2 (90%/10%), который позволил повысить значение усилия на отрыв с 4-х до 10 гр. 

Положительные аспекты применения  плазменной обработки поверхности

Рентабельность закупки оборудования плазменной очистки для предприятий, на которых ультразвуковая сварка, – часть технологического процесса (выпуск светодиодных модулей, микросхем) – экономически обоснована:

  • предотвращается неприварка и подъем шва;
  • сокращение количества ослабленных контактов;
  • минимальный и усредненный показатель прочности шва повышается;
  • уменьшение мощности сварочного оборудования от 10%, без влияния на итоговое качество соединения.

Этап создания проволочных выводов – не единственный, требующий предварительной плазменной очистки. Flip-chip-контакты закрепляются адгезивом, так же, как и стандартные микросхемы покрываются аналогичными составами перед установкой кремниевого кристалла. Заливочные компаунды используются для герметизации и нанесения люминофора в светодиодах.


Читайте другие наши статьи:

Эксплуатация технологического оборудования
Комплектующие для токарных станков по металлу
Основные виды технологического оборудования