Affrontare in modo sostenibile ed efficiente le sfide della pulizia nella produzione di elettronica e semiconduttori

La pianificazione, la documentazione e la messa in funzione personalizzate della soluzione di automazione per il sistema di pulizia, nonché la sua integrazione nelle linee di produzione esistenti, completano l'offerta dell'azienda. (Foto: acp systems AG)

Viene utilizzato anche il metodo di pulizia con getto di neve scalabile quattroClean per la pulizia dei Front-Opening Unified Pods (FOUP), al fine di garantire la pulizia dei wafer nella produzione di semiconduttori durante la conservazione e il trasporto. (Foto: acp systems AG) / The scalable quattroClean snow jet process is also used for cleaning Front-Opening Unified Pods (FOUP) to ensure the cleanliness of wafers in semiconductor manufacturing during storage and transport. (Photo: acp systems AG)

Per la progettazione dei processi e la determinazione dei parametri di pulizia ottimali per applicazioni specifiche, il produttore dispone di un proprio centro tecnico di camere bianche. (Foto: acp systems AG) / The manufacturer has its very own cleanroom technical center for designing processes and determining the optimal cleaning parameters for specific applications. (Photo: acp systems AG)

La tecnologia di spruzzatura con neve quattroClean, asciutta e a risparmio di risorse, soddisfa in modo stabile e riproducibile le elevate esigenze di purezza nella produzione di elettronica. Ecco un'applicazione nel campo della tecnologia medica in cui vengono puliti sia un chip che la sua confezione. (Foto: acp systems AG)

La produzione di elettronica e semiconduttori si trova ad affrontare diverse sfide: strutture sempre più piccole, requisiti crescenti in termini di densità di potenza, affidabilità e sicurezza dei componenti elettronici, nonché nuove tecnologie di produzione che richiedono maggiore precisione e pulizia tecnica. La carenza di personale qualificato in continua crescita rafforza la tendenza ad automatizzare i passaggi di lavoro, inclusa la pulizia. A ciò si aggiungono normative più severe in materia di sostenibilità e consumo di risorse. La tecnologia di spruzzatura di neve a secco e scalabile quattroClean soddisfa queste diverse esigenze. Il metodo di pulizia sostenibile non richiede né acqua né essiccazione ad alta energia e può essere automatizzato secondo le necessità.

Da smartphone e elettrodomestici a automobili e dispositivi medici fino all’aerospaziale – semiconduttori, circuiti integrati e microchip sono alla base delle applicazioni moderne. Durante la loro produzione, i componenti attraversano processi complessi, che diventano sempre più impegnativi a causa di crescenti requisiti di prestazioni, qualità del prodotto, durata e nuove tecnologie di produzione come l’Advanced Packaging. E non solo dal punto di vista della precisione, ma anche per quanto riguarda la pulizia tecnica raggiungibile. Il parametro di riferimento è la purezza richiesta per i processi successivi o per l’applicazione finale. I limiti di contaminazione residua particellare sono spesso nell’ordine di submicrometri, mentre per le sostanze organiche e inorganiche filmiche si tratta di nanolagen. Questi requisiti di pulizia talvolta estremi vengono soddisfatti in modo stabile e riproducibile dalla tecnologia di spruzzatura di neve a secco scalabile quattroClean di acp systems AG nella produzione in serie. E ciò in applicazioni di superficie o parziali molto diverse, come ad esempio la rimozione di residui di flussante, residui di saldatura e particelle microscopiche, il taglio di wafer, la pulizia di PCB, maschere, sensori (ad esempio CCD o CMOS) e ottiche di esposizione, sia prima che dopo il bonding.

Pulizia a secco – risparmio di risorse ed efficiente

Contrariamente alla pulizia chimica umida ancora frequentemente praticata, che richiede acqua o solventi e anche essiccazione ad alta energia, il processo con la tecnologia quattroClean avviene in modo asciutto. Come mezzo di pulizia viene utilizzato anidride carbonica liquida, riciclata e trattata proveniente da processi chimici di produzione e dalla generazione di energia da biomassa. Essa viene fatta passare attraverso un anello di doppio fluido, facilmente adattabile e senza usura, e si espande all’uscita in cristalli di neve fini. Questi vengono condensati da un getto d’aria compressa a forma di anello, che viene accelerato a velocità supersonica. Quando il getto di neve di aria compressa ben focalizzato colpisce la superficie da pulire, si verifica una combinazione di effetti termici, meccanici, solventi e di sublimazione, su cui si basa l’azione di pulizia. L’anidride carbonica cristallina sublima completamente durante il processo, lasciando le superfici trattate asciutte. Le contaminazioni rimosse vengono aspirate insieme al gas di processo, prevenendo così la rifusione delle parti e l’inquinamento dell’ambiente circostante.

Per rafforzare il contributo alla sostenibilità, il procedimento quattroClean è stato certificato in combinazione con il gas di processo di Linde Green Screen. Il certificato attesta che i processi di pulizia, in particolare nella produzione elettronica, non contengono sostanze chimiche dannose per l’uomo e l’ambiente.

Adattabile a ambienti puri

La soluzione di pulizia viene ottimizzata da acp systems in base alle specifiche esigenze, ai requisiti aziendali e alla situazione di produzione. Per questo motivo, l’azienda progetta impianti basati su moduli standard o sistemi su misura. Per l’impiego in ambienti di produzione puliti, le soluzioni di pulizia completamente realizzate in acciaio inossidabile vengono eseguite e dotate in conformità con la classe di cleanroom richiesta. Per la preparazione dei mezzi di processo per l’anidride carbonica liquida, è possibile garantire una purezza del 99,995% del mezzo di processo, mentre per l’aria compressa si può raggiungere la qualità 1.2.1 secondo ISO 8573-1:2010. Per esempio, per soddisfare i requisiti della produzione di semiconduttori, può essere integrato nel sistema di alimentazione di aria pulita (XCDA) anche un purificatore di gas che filtra tracce di sostanze organiche.

Compatto e automatizzabile secondo le esigenze

Un altro vantaggio della tecnologia quattroClean è il suo ridotto ingombro e la flessibilità di automazione tramite robot o tecnologia lineare, mantenendo anche tempi di ciclo molto brevi. Il costruttore dell’impianto si occupa, su richiesta, della pianificazione personalizzata, della documentazione e dell’avviamento della soluzione di automazione per il sistema di pulizia, così come dell’integrazione nelle linee di produzione esistenti – anche per materiali flessibili come le schede di circuito flessibili. Soluzioni basate su visione artificiale consentono un posizionamento e una calibrazione precisi dei pezzi nelle linee di produzione, oltre a un monitoraggio e una documentazione accurati del processo.

Progettazione del processo in ambiente di sala bianca

La progettazione del processo avviene presso acp systems nel proprio laboratorio, che dispone di una sala bianca di classe ISO 7 con zone fino alla classe 5 secondo ISO 14644-1. In queste condizioni prossime alla produzione, vengono adattati i parametri di processo come portate di aria compressa e anidride carbonica, numero di ugelli di spruzzo, area e tempo di spruzzatura in funzione dell’applicazione, delle caratteristiche del materiale, delle impurità da rimuovere e della purezza richiesta.

La tecnologia di spruzzatura di neve a secco quattroClean rappresenta una risposta alle sfide di vari compiti di pulizia nella produzione di elettronica. Da un lato, permette di ottenere in modo stabile, efficiente dal punto di vista energetico e risparmiando risorse la pulizia richiesta di componenti elettronici, meccanici, ottici e sensoriali. Dall’altro, risponde alla richiesta di automazione completa dei processi di produzione.