Sneeuw voor goede verbindingen

Het draadbonden is als contacteringstechniek in de halfgeleiderindustrie en micro-elektronica gevestigd. Een voorwaarde voor goede verbindingen zijn schoon oppervlakken die aan de behoeften voldoen. (Beeldbron: Bond-IQ)

Met de sneeuwstraalreiniging kunnen filmische – hier een vingerafdruk – en deeltjescontaminaties op printplaten zeer efficiënt worden verwijderd (links: besmet oppervlak, rechts: oppervlak na de reiniging). (Beeldbron: Bond-IQ)

Door de samenwerking van de vier werkingsmechanismen gebeurt de reiniging effectief en snel, en tegelijkertijd voorzichtig. Het geautomatiseerde en in het productieproces geïntegreerde proces zorgt voor homogene, reproduceerbare resultaten. (Beeldbron: acp Systems)

Alle fluxresten worden volledig en procesveilig van het printplaatje verwijderd, zonder de PCB-structuur te beschadigen. (Beeldbron: acp systems)

Het draadbonden is als verbindingstechniek in de halfgeleiderindustrie en micro-elektronica gevestigd. Of er hoogwaardige en duurzame verbindingen ontstaan, hangt in belangrijke mate af van de netheid van de bondingoppervlakken. De droge en schaalbare quattroClean-sneeuwstraaltechnologie zorgt procesveilig en economisch voor de benodigde reinheid en kan naar behoefte geautomatiseerd worden.

Als standaardprocedure voor elektrische contactvorming in de opbouw- en verbindingstechniek heeft het draadbonden zich al 70 jaar in een breed scala aan toepassingen gevestigd. Het varieert van halfgeleidertechnologie, micro-elektronica en optische componenten tot auto-industrie, consumentenproducten, MEMS en industriële sensoren, en zelfs tot speciale taken zoals het verbinden van batterijcellen voor elektrische mobiliteit, accu-gereedschap en energieopslag. „In principe wordt het draadbonden onderverdeeld in drie grote proceduregroepen. Twee daarvan zijn dunne draadprocedures, waarbij afhankelijk van de toepassing draden van goud, zilver, aluminium of koper met een diameter van 18 tot 50 µm worden verwerkt. De derde groep betreft het dikke draadbonden met draaddiameters van 100 tot 500 µm“, verduidelijkt Stefan Schmitz, directeur van Bond-IQ GmbH. Het adviesbureau in draadbondtechnologie is initiatiefnemer van het industrieproject Surf:Guide. Het doel van het project is het ontwikkelen van een leidraad voor de netheid en de toestand van bondingoppervlakken, die dient als basis voor het opstellen van een industrieel erkende, internationale norm.

Netheid – een kwaliteitsbepalende factor

Aangezien de verbindingvorming zowel bij dunne als dikke draadbond plaatsvindt op nanometerschaal, moeten de te verbinden metalen op atomair niveau worden gebracht. Bijgevolg kunnen verontreinigingen of tussenlagen al in het bereik van 5 tot 10 nm het bondingproces belemmeren. Dit betreft bijvoorbeeld vingerafdrukken, uitbloeiend lijm, fluxresten, uitgassen van lijmen en andere polymeren, stof, oxiden of resten van vooral natchemische reinigingsprocessen. „Visueel waarneembare contaminaties zijn kritisch voor het bondingproces. Als deze verontreinigingen na de reiniging niet meer visueel zichtbaar zijn, is het bondingoppervlak doorgaans voldoende schoon. Dit kan meestal worden vastgesteld met een microscoop en een optische voor- en na-vergelijking. Daarmee kan de slaagkans met een factor drie tot vier worden verhoogd“, legt Stefan Schmitz uit.

Procedures voor het reinigen van bondingoppervlakken

Traditioneel worden bondingoppervlakken nog steeds chemisch nat gereinigd met oplosmiddelen of waterbasis media, die een energie-intensieve droging vereisen. Plasma-reiniging kan worden toegepast bij dunne, bekende en zeer specifieke contaminaties. Een andere optie is laserreiniging. „Bij zeer gevoelige oppervlakken, bijvoorbeeld in de micro-elektronica, moeten eerst de kosten voor een lasersysteem en de juiste lasers technologie worden afgestemd“, beschrijft Stefan Schmitz. „Momenteel ligt de focus van de industrie op de quattroClean-sneeuwstraalreiniging, omdat hiermee ook sterker hechtende, gekristalliseerde verontreinigingen kunnen worden verwijderd.“

Droge, gerichte en duurzame reiniging

De schaalbare en cleanroom-geschikte quattroClean-sneeuwstraaltechnologie is een droog reinigingsproces voor volledige en lokale toepassingen. Het proces is geschikt om partikelverontreinigingen tot in het sub-micrometergebied en filmische contaminaties tot nanolagen reproduceerbaar te verwijderen. Als reinigingsmedium gebruikt de quattroClean-technologie vloeibaar, uit chemische productieprocessen en energieopwekking uit biomassa gerecycled, gezuiverd kooldioxide. Het wordt geleid door een flexibel aanpasbare, slijtagevrije tweestoffen-ringmondstuk en ontspant bij het uitstromen tot fijne sneeuwkristallen, die door een aparte persluchtmantelstraal worden gebundeld en met supersonische snelheid op het te reinigen oppervlak worden aangebracht. De reinigingswerking is gebaseerd op een combinatie van thermisch, mechanisch, oplosmiddel- en sublimatie-effect. Omdat het kristallijne kooldioxide tijdens het proces volledig sublimeert, blijven de behandelde oppervlakken droog. Verwijderde verontreinigingen worden samen met het procesgas afgevoerd, waardoor herbesmetting van de oppervlakken en vervuiling van de omgeving wordt voorkomen. In combinatie met procesgas van Linde beschikt de effectieve quattroClean-methode over het Green Screen-certificaat voor reinigers en ontvetters van Clean Production Action.

Reinigingstechnologie voor een breed toepassingsgebied

De lage hardheid van de fijne sneeuwkristallen maakt ook reiniging mogelijk van zeer gevoelige en fijn gestructureerde oppervlakken. Dit opent voor de quattroClean-sneeuwstraaltechnologie een zeer breed toepassingsgebied. Het proces wordt onder andere ingezet voor het verwijderen van flux en soldeerresten op PCB en PCBA, het verwijderen van chemische en partikelverontreinigingen op bondingpads, en het reinigen van batterijcellen vóór het contacteren. „Op printplaten, waar vaak een mengsel van organische resten zoals vetten, vingerafdrukken, flux of resten van natchemische reinigingsprocessen aanwezig is, kan het proces zeer efficiënt worden toegepast. We hebben bovendien zeer goede resultaten behaald op halfgeleiders en behuizingen die afkomstig zijn van galvanische of andere natchemische processen“, vertelt Stefan Schmitz. Daar draagt ook de relatief eenvoudige automatisering van de reiniging en de integratie ervan in productie lijnen aan bij. „Hierdoor ontstaan twee voordelen. Zo zorgt de geautomatiseerde reiniging voor reproduceerbare, homogene resultaten. Als de reiniging wordt geïntegreerd in het productieproces, kan de netheid van de nieuwe verontreiniging direct worden verwijderd voordat deze door opslagprocessen een groter probleem wordt“, voegt Stefan Schmitz toe.

De acp systems AG presenteert zich op de Electronica, die van 10 tot 13 november 2026 in München (Duitsland) wordt gehouden, in hal A2, stand 112.