Neve per buone connessioni

Il bonding con filo è una tecnica di contatto consolidata nell'industria dei semiconduttori e della microelettronica. Una condizione fondamentale per buoni collegamenti è avere superfici pulite e conformi alle esigenze. (Fonte immagine: Bond-IQ)

Con la pulizia con getto di neve si possono rimuovere in modo molto efficiente contaminazioni filmiche – qui un'impronta digitale – e particellari sui circuiti stampati (a sinistra: superficie contaminata, a destra: superficie dopo la pulizia). (Fonte immagine: Bond-IQ)

Attraverso l'interazione dei quattro meccanismi di azione, la pulizia avviene in modo efficace e rapido, garantendo al contempo delicatezza. Il processo automatizzato e integrato nella produzione assicura risultati omogenei e riproducibili. (Fonte immagine: acp Systems)

Tutti i residui di flussante vengono rimossi completamente e in modo sicuro dal circuito stampato, senza compromettere la struttura della PCB. (Fonte immagine: acp systems)

Il wire bonding è una tecnologia di connessione consolidata nell'industria dei semiconduttori e della microelettronica. La qualità e la durata delle connessioni dipendono in modo decisivo dalla pulizia delle superfici di bonding. La tecnologia di spruzzatura a neve di quattroClean, asciutta e scalabile, garantisce in modo sicuro e conveniente la purezza richiesta e può essere automatizzata secondo le esigenze.

Come metodo standard per il contatto elettrico nell'ingegneria di assemblaggio e connessione, il wire bonding si è affermato da 70 anni in un ampio spettro di applicazioni. Va dalla tecnologia dei semiconduttori, microelettronica e componenti ottici, ai settori automobilistico, prodotti di consumo, MEMS e sensori industriali, fino a compiti specifici come il bonding di celle batteria per la mobilità elettrica, utensili a batteria e sistemi di accumulo energetico. «Fondamentalmente, il wire bonding si divide in tre grandi gruppi di procedure. Due di essi sono processi con fili sottili, nei quali, a seconda dell'applicazione, vengono lavorati fili di oro, argento, alluminio o rame con un diametro di 18 a 50 µm. Il terzo gruppo riguarda il bonding con fili spessi, con diametri da 100 a 500 µm», specifica Stefan Schmitz, amministratore delegato di Bond-IQ GmbH. La società di consulenza nella tecnologia di wire bonding è l'initiatrice del progetto industriale Surf:Guide. L'obiettivo del progetto è sviluppare una guida sulla pulizia e lo stato delle superfici di bonding, che possa servire come base per la creazione di uno standard internazionale riconosciuto a livello industriale.

Pulizia – un fattore decisivo per la qualità

Poiché la formazione di connessioni avviene sia con fili sottili che con fili spessi nel campo del nanometro, i metalli da contattare devono essere portati a una distanza atomica. Di conseguenza, impurità o strati intermedi già a 5-10 nm possono ostacolare il processo di bonding. Si tratta, ad esempio, di impronte digitali, colla che sanguina, residui di flussanti, gas rilasciati da colle e altri polimeri, polvere, ossidi o residui di processi di pulizia chimici umidi. «Le contaminazioni visivamente riconoscibili sono critiche per il bonding. Se queste impurità non sono più visibili dopo la pulizia, la superficie di bonding è normalmente sufficientemente pulita. Questo può essere verificato generalmente con un microscopio e un confronto ottico prima e dopo. Già così si può aumentare il tasso di successo di tre o quattro volte», spiega Stefan Schmitz.

Procedure per la pulizia delle superfici di bonding

Tradizionalmente, le superfici di bonding vengono ancora pulite con metodi chimici umidi a base di solventi o mezzi acquosi, che richiedono una asciugatura energivora. La pulizia con plasma può essere utilizzata per contaminazioni sottili, note e molto specifiche. Un'altra alternativa è la pulizia laser. «Per superfici molto sensibili, ad esempio nella microelettronica, è comunque necessario prima valutare i costi di un sistema laser e della tecnologia laser più adatta», descrive Stefan Schmitz. «Attualmente, l'interesse dell'industria si concentra sulla pulizia con spruzzatura a neve di quattroClean, poiché permette di rimuovere anche contaminazioni più aderenti e incrostate.»

Pulizia asciutta, mirata e sostenibile

La tecnologia di spruzzatura a neve di quattroClean, scalabile e compatibile con ambienti di sala pulita, è un metodo di pulizia a secco per applicazioni su tutta la superficie o locali. Il procedimento è adatto a rimuovere contaminazioni particellari fino a sotto il micrometro e contaminazioni filmiche fino a nanolami in modo riproducibile. Come mezzo di pulizia, la tecnologia quattroClean utilizza anidride carbonica liquida, riciclata e trattata da processi chimici di produzione e dalla generazione di energia da biomassa. Questa viene convogliata attraverso un ugello a doppio flusso, resistente all'usura, e si espande in cristalli di neve sottili all'uscita, che vengono concentrati da un getto d'aria compressa separato e applicati sulla superficie da pulire a velocità supersonica. L'effetto di pulizia si basa su una combinazione di effetti termici, meccanici, di solvente e di sublimazione. Poiché l'anidride carbonica cristallizzata sublimina completamente durante il processo, le superfici trattate rimangono asciutte. Le contaminazioni rimosse vengono aspirate insieme al gas di processo, prevenendo la riscontaminazione delle superfici e l'inquinamento dell'ambiente circostante. In combinazione con il gas di processo di Linde, il metodo efficace di quattroClean possiede la certificazione Green Screen per detergenti e sgrassanti di Clean Production Action.

Tecnologia di pulizia per un ampio spettro di applicazioni

La bassa durezza dei cristalli di neve permette di pulire anche superfici molto sensibili e finemente strutturate. Ciò apre a quattroClean un campo di applicazione molto ampio. Il metodo è impiegato, tra l'altro, per rimuovere flussanti e residui di saldatura su PCB e PCBA, per eliminare contaminazioni chimiche e particellari sulle superfici di bonding, e per la pulizia di celle batteria prima del contatto. «Può essere molto efficace su schede di circuito stampato, dove spesso sono presenti una miscela di residui organici come grasso, impronte digitali, flussanti o residui di processi di pulizia chimici umidi. Abbiamo ottenuto ottimi risultati anche su semiconduttori e su involucri provenienti da processi galvanici o altri processi chimici umidi», riferisce Stefan Schmitz. Un altro vantaggio è la relativamente semplice automazione del processo di pulizia e la sua integrazione nelle linee di produzione. «Ciò comporta due benefici: la pulizia automatizzata garantisce risultati riproducibili e omogenei. Se la pulizia viene integrata nel processo di produzione, le contaminazioni appena presenti possono essere rimosse immediatamente, prima che diventino un problema più grande a causa di stoccaggio», conclude Stefan Schmitz.

La acp systems AG presenterà questa tecnologia alla fiera Electronica, che si terrà dal 10 al 13 novembre 2026 a Monaco di Baviera (Germania), nel padiglione A2, stand 112.