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.
Особенности плазменной обработки поверхности
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:
- 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.
- Вырождение контакта. Кроме более активных металлов, снижают стойкость шва газовые включения – пустоты и фтористые соединения.
- 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.
Преимущества 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.
Больше о современных методов плазменной обработки поверхности можно узнать на ежегодной выставке «Металлообработка».
Обработка шлицевых поверхностейОбработка криволинейной поверхности
Обработка фасонных поверхностей