quattroClean-sneeuwstraalreiniging verzekert verbindingskwaliteit bij draadbonden

Voor een geïntegreerd, volledig automatisch reinigingsproces is de quattroClean-nozzle bijvoorbeeld gemonteerd op de bondingkop van de Series 86 bondingmachines voor grootschalige batterijpakketten en geïntegreerd in de besturing van de machine. (Foto: F&S Bondtec Semiconductor) / To enable an integrated, fully automatic cleaning process, the quattroClean nozzle is fitted, for example, to the bonding head of the Series 86 bonding machines for large-scale battery packs and incorporated into the machine control system. (Photo acknowledgment: F&S Bondtec Semiconductor)

De quattroClean-straal verwijdert partikelverontreinigingen en filmische contaminaties op een betrouwbare en reproduceerbare wijze. De consistentie van de sneeuwstraal wordt bij elke nozzle bewaakt door een sensorsysteem, waardoor steeds goede resultaten worden gegarandeerd. (Foto: F&S Bondtec Semiconductor)

„Bei der quattroClean-Technologie kommt es durch den Reinigungsprozess zu keiner mechanischen Veränderung der Bondoberfläche, die wir bei Versuchen mit der Laserreinigung beobachtet haben“, so Johann Enthammer, technischer Leiter bei F&S Bondtec Semiconductor. (Bildquelle: F&S Bondtec Semiconductor) / „Met de quattroClean-technologie veroorzaakt het reinigingsproces geen mechanische veranderingen aan het bondingoppervlak, iets dat we hebben waargenomen bij proeven met laserreiniging,“ zegt Johann Enthammer, technisch manager bij F&S Bondtec Semiconductor. (Foto-acknowledgment: F&S Bondtec Semiconductor)

Ultrasoon-draadvonken is al vele jaren een gevestigde contacteringstechniek in de micro-elektronica en halfgeleiderindustrie. De verbindings technologie geldt ook als eerste keuze voor het elektrisch schakelen van batterijcellen. Om een van de belangrijkste voorwaarden – een schone Bondoppervlakte – voor kwalitatief hoogwaardige en duurzame verbindingen te garanderen, hebben F&S Bondtec Semiconductor en acp systems een wereldwijde samenwerking gesloten. Deze maakt de levering van draadvonksystemen inclusief quattroClean-sneeuwstraalreiniging uit één hand mogelijk.

Met hun volledig automatische en handmatige draadvonkers en Bondtesters is de F&S Bondtec Semiconductor GmbH wereldwijd vertegenwoordigd in de productie van grote en middelgrote bedrijven uit de micro-elektronica en halfgeleiderindustrie, evenals in ontwikkelingsafdelingen, pilotproducties en universiteitslaboratoria. Relatief nieuw voor het in 1994 opgerichte, familiebedrijf uit Braunau am Inn in Oostenrijk, zijn toepassingen in de productie van batterijpakketten, bijvoorbeeld voor de elektromobiliteit, voor accu-gereedschappen en stationaire energieopslag. Voordelen van het draadvonken liggen onder andere in de flexibiliteit en productiviteit, evenals de hoge betrouwbaarheid en duurzaamheid van de verbindingen. “Vereiste is echter een constant hoge mate van reinheid van de Bondvlakken,” legt Johann Enthammer uit, technisch leider bij F&S Bondtec. Problemen ontstaan door partikulaire en chemisch-filmsche verontreinigingen, bijvoorbeeld door organische contaminaties of oxidatie. Maar ook variërende opslagcondities of een verschillende lange opslagduur van de cellen kunnen de Bondbaarheid beïnvloeden. “Vooral bij klanten uit sectoren zoals bijvoorbeeld de automobiel- en toeleveringsindustrie is het bewustzijn voor reinheid vaak nog niet op het vereiste niveau. Om hier meerwaarde te bieden, zochten wij naar een effectieve, integreerbare en relatief kosteneffectieve reinigingsoplossing,” aldus Johann Enthammer.

quattroClean-sneeuwstraalreiniging voldoet aan de eisen

De technische leider vond op de beurs Productronica 2019 bij de stand van de buren acp systems AG, ontwikkelaar en fabrikant van de quattroClean-sneeuwstraalreinigingstechnologie en automatiseringsoplossingen. Samen met het bedrijf, dat al ervaring had met reinigingsapplicaties in de elektronica- en halfgeleiderindustrie, voerde F&S Bondtec tests uit. “We hebben enerzijds reproduceerbaar overtuigende resultaten behaald. Anderzijds leidt het reinigingsproces niet tot mechanische veranderingen van de Bondoppervlakte, zoals we bij experimenten met laserreiniging hebben waargenomen en die de kwaliteit van de verbindingen in de loop van de tijd kunnen beïnvloeden. Bovendien is de quattroClean-methode eenvoudig te implementeren,” noemt Johann Enthammer enkele redenen die bepalend waren voor de samenwerking met acp systems.

Gerichte, droge en duurzame reiniging

Het reinigingsmedium bij deze droge methode is vloeibaar, klimaatneutraal kooldioxide dat ontstaat als bijproduct bij chemische processen en de energieproductie uit biomassa. Het wordt door een slijtagevrije tweestoffen-ringdüse geleid en ontlaadt bij het verlaten in fijne sneeuwdeeltjes. Deze worden gebundeld door een aparte persluchtmantelstraal en versneld tot supersonische snelheid. Bij het treffen van de goed te focussen reinigingsstraal op het te reinigen oppervlak zorgen de vier werkingsmechanismen (thermisch, mechanisch, oplosmiddel- en sublimatie-effect) ervoor dat organische contaminaties en partikulaire verontreinigingen betrouwbaar en reproduceerbaar tot in het sub-micrometergebied worden verwijderd. Na de reiniging vertoont het oppervlak optimale eigenschappen voor het bondingproces. Het kristallijne kooldioxide sublimeert volledig tijdens de reiniging, zodat de oppervlakken droog zijn en direct kunnen worden overgedragen aan het draadbondproces.

Kleine, compacte reinigingsoplossing voor volledig geautomatiseerde en handmatige toepassingen

Het compacte en schaalbare quattroClean-systeem maakt de volledig geautomatiseerde integratie van het reinigingsproces mogelijk, bijvoorbeeld bij de Bondmachines van serie 86 voor grootschalige batterijpakketten. De quattroClean-düse is gemonteerd op de bondkop en geïntegreerd in de machinebesturing, zodat alle te verbinden oppervlakken automatisch worden aangefietst en gecontroleerd gereinigd voordat het bondingproces begint. Oplossingen voor handmatig reinigen en bonding kunnen eveneens worden gerealiseerd, evenals volledige productielijnen met geautomatiseerd onderdelenhandling.

Voor consistente goede resultaten wordt de sneeuwstraalconsistentie bij elke düse bewaakt door een sensorsysteem. Ook wordt de düse gecontroleerd op kooldioxide- en persluchttoevoer en straaldduur. Alle gemeten waarden worden automatisch opgeslagen en via standaardinterfaces overgedragen aan een overkoepelend systeem voor het vastleggen van alle productiegegevens.