プラズマ処理：LED照明の高信頼性と長寿命を実現する新技術

表面実装型LEDの構造。プラズマテクノロジーは、LED製造向けにワイヤボンディングプロセス前のリードフレーム洗浄などの各種ソリューションを提供しています。

今や、LED技術は照明や自動車工学には欠かせません。LEDは省エネ・長寿命に加え、調光調色機能を備えていることから、照明分野で高い需要を誇ります。自動車分野では、LEDヘッドライトは道路照明に適しており、道路交通における安全性向上に貢献しています。そのよい例が、大手自動車メーカーの採用しているマトリクスLEDフロントヘッドライトです。

LEDはデザインの自由度が高く、さまざまな照明効果があることから、その技術は自動車内装にどんどん定着していきました。LED照明の開発では、ビーム形成に加え、環境負荷低減効果に主眼が置かれています。LED照明の寿命を延ばし、製品寿命にわたり色品質（色度座標と色温度）と効率性という中核的特性が発揮されることがその目的にあります。

新しい製造技術はこうした開発目標に対応しながら、低コスト生産の可能性を提供しているのです。

LED製造におけるまさにこうした懸念に対するソリューションが、大気圧プラズマ技術です。

Openair-Plasma®によるワイヤボンディングプロセス前のリードフレーム洗浄; Openair-Plasma®でポッティングコンパウンドとモールディングコンパウンドの密着性を向上; PlasmaPlus®でシリコンモールディングに粘着防止層を塗布

PlasmaPlus®――密閉型LED部品向けの疎水性離型コーティング

LEDパネルを組み合わせて構成された大型ディスプレイは、スポーツアリーナなどの広告板や案内板として使用されています。この1枚のディスプレイに搭載されるRGB LEDは最大数百万個にも上ることがあります。各RGB LEDには、青・緑・赤の発光半導体チップが搭載されており、この3種類のチップそれぞれに指定の電流を流すことで発光スペクトルを組み合わせ、様々な色を表現できるという仕組みです。パッケージ内のチップには、熱安定性に優れるシリコーンが封止材として使用されています。

しかし、柔らかいシリコーン材特有の高い粘着性がLED表面にあらわれるので、この特性がLEDの製造工程中あるいは使用条件下での問題につながる可能性があります。

ディスプレイパネルの製造工程では、ウェーブはんだ付けプロセスにより、LED単体が基板に組み立てられていきます。LEDのスタンピング加工や曲げ加工では残渣（錫フレーク）がはんだ槽に蓄積するためLEDのシリコーン表面に付着しやすく、これが製造歩留まりに悪影響となります。粘着性のあるLEDの表面はまた、パネル同士やピック＆プレースツールとの接着によりパネル組み立て時のピックアンドプレース工程で問題を引き起こすおそれがあり、これが原因によるライン停止で、1回あたりの製造歩留まりが低下してしまいます。外部からの影響としてディスプレイの操作中に付着する埃などは時間の経過とともに蓄積し、ディスプレイの汚染原因となります。

そこで、プラズマトリート社は、PlasmaPlus^® テクノロジーを使用することにより、LED表面への極めて薄いガラス状の付着防止層の蒸着に成功しました。このガラス状の層は、製造工程中およびその後のディスプレイ操作で付着するあらゆる汚染物質に対して効果があり、ディスプレイの製造歩留まり向上と長寿命化につながります。

PlasmaPlus®保護コーティングによる接着接合防止

LEDや半導体チップの組立工程では通常、導電性エポキシ系接着剤を接合剤として使用します。熱硬化中に、この接着剤に含まれる低粘度成分が接合面からにじみ出してワイヤボンドパッドの電気接点など周囲の表面を濡らすことがあり、これを「ブリード」現象と呼んでいます。

接着剤のブリードは、コンタクトワイヤとワイヤボンドパッドの接着性を低下させ、最悪の場合ワイヤが浮いてしまい電気的接触が失われてしまう可能性があるほか、ポッティング樹脂と筐体の接合強度にも影響します。

チップとワイヤを取り付けたLED（パッケージタイプ5630） ※シリコーンキャスティング前

プラズマトリート社はパートナー企業と協力し、この問題に対処できる特殊な超薄型ナノコーティングを開発しました。PlasmaPlus^® のブリードオフコーティングは、接触面の濡れを防止する効果があります。また、付加的利点としてワイヤの接着が強化され、これはワイヤ引張試験ではっきりと確認できます。コーティングが接着剤とリードフレームの接合性に影響を与えることはありません。コーティングはチップボンディング前に施され、乾燥条件下での保管時には極めて安定した状態が保たれます。