Śnieg dla dobrych połączeń

Wire bonding jest ugruntowaną techniką kontaktową w przemyśle półprzewodnikowym i mikroelektronice. Warunkiem dobrej łączności jest odpowiednio czysta powierzchnia. (Źródło obrazu: Bond-IQ)

Za pomocą czyszczenia strumieniem śniegu można bardzo skutecznie usunąć kontaminacje filmowe – tutaj odcisk palca – oraz cząsteczkowe na płytkach drukowanych (po lewej: skażona powierzchnia, po prawej: powierzchnia po czyszczeniu). (Źródło obrazu: Bond-IQ)

Dzięki współdziałaniu czterech mechanizmów działania, czyszczenie odbywa się skutecznie i szybko, a jednocześnie delikatnie. Zautomatyzowany i zintegrowany z produkcją proces zapewnia jednorodne, powtarzalne wyniki. (Źródło obrazu: acp Systems)

Wszystkie pozostałości topników są całkowicie i bezpiecznie dla procesu usuwane z płytki drukowanej, bez uszkodzenia struktury PCB. (Źródło obrazu: acp systems)

Bonding drutowy jest ugruntowaną techniką łączenia w przemyśle półprzewodnikowym i mikroelektronice. To, czy powstają wysokiej jakości i trwałe połączenia, w dużej mierze zależy od czystości powierzchni bondów. Sucha i skalowalna technologia strumienia śnieżnego quattroClean zapewnia bezpieczny dla procesu i ekonomiczny sposób osiągnięcia wymaganej czystości oraz może być automatyzowana zgodnie z potrzebami.

Jako standardowa metoda kontaktowania elektrycznego w technologiach montażu i łączenia, bondowanie drutowe ugruntowało swoją pozycję od 70 lat w szerokim zakresie zastosowań. Od technologii półprzewodnikowej, mikroelektroniki i komponentów optycznych, przez przemysł motoryzacyjny, produkty konsumenckie, MEMS i czujniki przemysłowe, aż po specjalistyczne zadania, takie jak bondowanie ogniw baterii do elektromobilności, narzędzi akumulatorowych i magazynów energii. „Podstawowo, bondowanie drutowe dzieli się na trzy główne grupy metod. Dwie z nich to metody cienkiego drutu, w których w zależności od zastosowania przetwarza się druty z złota, srebra, aluminium lub miedzi o średnicy od 18 do 50 µm. Trzecia grupa to bondowanie grubego drutu, z drutami o średnicy od 100 do 500 µm,” wyjaśnia Stefan Schmitz, dyrektor zarządzający firmy Bond-IQ GmbH. Firma doradcza w dziedzinie technologii bondowania drutowego jest inicjatorem projektu przemysłowego Surf:Guide. Celem projektu jest opracowanie wytycznych dotyczących czystości i stanu powierzchni bondów, które będą stanowiły podstawę do opracowania międzynarodowego, uznawanego przemysłowo standardu.

Czystość – kluczowy czynnik jakościowy

Ponieważ tworzenie połączeń zarówno w przypadku cienkiego, jak i grubego drutu odbywa się w nanometrowym zakresie, metal, który ma być połączony, musi zostać doprowadzony do odległości atomowej. W związku z tym zanieczyszczenia lub warstwy pośrednie już w zakresie 5 do 10 nm mogą zakłócać proces bondowania. Dotyczy to na przykład odcisków palców, wyciekających klejów, pozostałości topników, odgazowań klejów i innych polimerów, kurzu, tlenków lub osadów z procesów chemicznego czyszczenia na mokro. „Widoczne gołym okiem zanieczyszczenia mają krytyczne znaczenie dla bondowania. Jeśli te zabrudzenia po czyszczeniu nie są już widoczne gołym okiem, powierzchnia bondu jest zwykle wystarczająco czysta. Zazwyczaj można to stwierdzić za pomocą mikroskopu i porównania wizualnego przed i po czyszczeniu. Już to może zwiększyć wskaźnik sukcesu od trzech do czterech razy,” wyjaśnia Stefan Schmitz.

Metody czyszczenia powierzchni bondów

Klasycznie powierzchnie bondów nadal czyszczone są metodami chemicznymi na mokro z użyciem rozpuszczalników lub mediów wodnych, które wymagają energochłonnego suszenia. Czyszczenie plazmowe może być stosowane w przypadku cienkich, znanych i bardzo specyficznych zanieczyszczeń. Inną alternatywą jest czyszczenie laserowe. „W przypadku bardzo wrażliwych powierzchni, na przykład w mikroelektronice, najpierw trzeba jednak uwzględnić koszty systemu laserowego i odpowiedniej technologii laserowej,” opisuje Stefan Schmitz. „Obecnie w przemyśle najwięcej zainteresowania budzi czyszczenie strumieniem śnieżnym quattroClean, ponieważ można nim usunąć również silniej przylegające, zatwardziałe zanieczyszczenia.”

Suche, celowe i zrównoważone czyszczenie

Skalowalna i czysta w warunkach czystego pomieszczenia technologia strumienia śnieżnego quattroClean to sucha metoda czyszczenia przeznaczona do aplikacji na całych powierzchniach i lokalnych. Metoda ta nadaje się do powtarzalnego usuwania zanieczyszczeń cząsteczkowych aż do submikrometrowego zakresu oraz zanieczyszczeń filmowych do nanolayerów. Jako medium czyszczące technologia quattroClean wykorzystuje płynny, recyklingowany z procesów chemicznych i produkcji energii z biomasy dwutlenek węgla, który jest odpowiednio przygotowany. Jest on kierowany przez elastycznie dostosowywalną, bezzużyciową dwuskładnikową dyszę pierścieniową i podczas wydostawania się rozpręża się do drobnych kryształków śniegu, które są skupiane przez oddzielny strumień sprężonego powietrza i z impetem uderzają w czyszczoną powierzchnię z prędkością naddźwiękową. Działanie czyszczące opiera się na kombinacji efektów termicznych, mechanicznych, rozpuszczalnikowych i sublimacyjnych. Ponieważ krystaliczny dwutlenek węgla podczas procesu całkowicie sublimuje, powierzchnie po obróbce pozostają suche. Zanieczyszczenia usunięte są razem z gazem procesowym i odsysane, co zapobiega ponownemu zanieczyszczeniu powierzchni i środowiska. W połączeniu z gazem procesowym firmy Linde, skuteczna technologia quattroClean posiada certyfikat Green Screen dla środków czyszczących i odtłuszczaczy od organizacji Clean Production Action.

Technologia czyszczenia o szerokim zakresie zastosowań

Niska twardość drobnych kryształków śniegu umożliwia czyszczenie nawet bardzo delikatnych i precyzyjnie strukturalnych powierzchni. To otwiera technologię strumienia śnieżnego quattroClean na bardzo szerokie spektrum zastosowań. Metoda ta jest między innymi wykorzystywana do usuwania topników i pozostałości lutowniczych z PCB i PCBA, do usuwania chemicznych i cząsteczkowych zanieczyszczeń z padów bondowych, a także do czyszczenia ogniw baterii przed kontaktem. „Na płytkach drukowanych, na których często występuje mieszanka organicznych pozostałości, takich jak tłuszcze, odciski palców, topniki czy pozostałości z chemicznego czyszczenia na mokro, metoda ta może być stosowana bardzo efektywnie. Oprócz tego uzyskaliśmy bardzo dobre wyniki na półprzewodnikach i obudowach pochodzących z procesów galwanicznych lub innych chemicznych na mokro,” relacjonuje Stefan Schmitz. W tym również pomaga stosunkowo łatwa automatyzacja procesu czyszczenia lub jego integracja z liniami produkcyjnymi. „Dzięki temu mamy dwie korzyści. Automatyzowane czyszczenie zapewnia powtarzalne, jednorodne wyniki. Jeśli czyszczenie zostanie włączone do procesu produkcyjnego, można od razu usunąć świeżo powstałe zanieczyszczenia, zanim staną się one poważniejszym problemem w trakcie magazynowania,” dodaje Stefan Schmitz.

Firma acp systems AG zaprezentuje na targach Electronica, które odbędą się od 10 do 13 listopada 2026 roku w Monachium (Niemcy), w hali A2, stoisko 112.