Jako standardní postup pro elektrické kontaktování v oblasti montáže a spojovací techniky se drátové bondování etablovalo v širokém spektru aplikací po dobu 70 let. Pokrývá oblasti od polovodičové technologie, mikroelektroniky a optických komponentů přes automobily, spotřební produkty, MEMS a průmyslovou senzoriku až po speciální úkoly, jako je bondování bateriových článků pro elektromobilitu, akumulátorové nářadí a energetické úložiště. „V zásadě se drátové bondování dělí do tří hlavních skupin procesů. Dvě z nich jsou procesy tenkého drátu, při nichž se v závislosti na aplikaci zpracovávají dráty zlaté, stříbrné, hliníkové nebo měděné o průměru od 18 do 50 µm. Třetí skupina se týká bondování silného drátu s průměry drátů od 100 do 500 µm,“ konkretizuje Stefan Schmitz, generální ředitel společnosti Bond-IQ GmbH. Konzultační společnost v oblasti drátové bondovací technologie je iniciátorem průmyslového projektu Surf:Guide. Cílem projektu je vypracovat příručku k čistotě a stavu bondovacích povrchů, která bude sloužit jako základ pro vytvoření průmyslově uznávaného mezinárodního standardu.
Čistota – rozhodující faktor kvality
Jelikož se vytváření spojení jak při tenkovodičovém, tak při silnovodičovém bondování provádí v nanometrovém rozsahu, je nutné přivést kontaktované kovy do atomové vzdálenosti od sebe. Odpovídajícím způsobem mohou nečistoty nebo mezivrstvy již v oblasti 5 až 10 nm bránit bondovacímu procesu. Mezi tyto nečistoty patří například otisky prstů, prosakující lepidla, zbytky tavidel, odplyňování lepidel a dalších polymerů, prach, oxidy nebo zbytky zejména z mokrých chemických čisticích procesů.
„Opticky viditelné kontaminace jsou kritické pro bonding. Pokud tyto nečistoty po čištění opticky již nejsou viditelné, je bondingová plocha obvykle dostatečně čistá. To lze obvykle zjistit pomocí mikroskopu a optického porovnání před a po. Už tímto způsobem lze zvýšit úspěšnost o tři až čtyřikrát,“ vysvětluje Stefan Schmitz.
Postupy pro čištění bondových ploch
Klasicky se bondové plochy stále čistí v mokrochemických procesech s rozpouštědly nebo vodou na bázi médií, které vyžadují energeticky náročné sušení. Plazmové čištění může být použito u tenkých, známých a velmi specifických kontaminací. Další alternativou je laserové čištění. „U velmi citlivých povrchů, například v mikroelektronice, je však nejprve nutné sladit náklady na laserový systém a vhodnou laserovou technologii,“ popisuje Stefan Schmitz. „V aktuálním zájmu průmyslu leží quattroClean čištění pomocí sněhového paprsku, protože tím lze odstranit i silně přilnavé, ztvrdlé nečistoty.“
Suché, cílené a udržitelné čištění
Při škálovatelné a čistotě schopné quattroClean technologii sněhového paprsku se jedná o suchý čisticí proces pro plošné a místní aplikace. Tento proces je vhodný pro reprodukovatelné odstranění částicových nečistot až do submikrometrického rozsahu a filmových kontaminací až po nanovrstvy. Jako čisticí médium využívá technologie quattroClean recyklovaný, upravený oxid uhličitý, získaný z chemických výrobních procesů a výroby energie z biomasy. Je veden flexibilně přizpůsobitelnou, bezopotřebitelskou dvoufázovou tryskou a při výstupu se uvolňuje do jemných sněhových krystalů, které jsou shromážděny samostatným tlakem vzduchu a s nadzvukovou rychlostí aplikovány na čištěný povrch. Čisticí účinek je založen na kombinaci termálních, mechanických, rozpouštědlových a sublimace efektů. Jelikož krystalický oxid uhličitý během procesu zcela sublimuje, jsou ošetřené plochy suché. Odstraněné kontaminace jsou spolu s procesním plynem odsávány, čímž se zabraňuje zpětnému znečištění povrchů a kontaminaci okolí. V kombinaci s procesním plynem od Linde má efektivní quattroClean proces certifikát Green Screen pro čističe a odmašťovače od Clean Production Action.
Čistící technologie pro široké spektrum aplikací
Malá tvrdost jemných sněhových krystalů umožňuje čištění i velmi citlivých a jemně strukturovaných povrchů. To otevírá technologii quattroClean pro široké spektrum aplikací. Tento proces je mimo jiné určen k odstraňování tavidel a zbytků pájky na PCB a PCBA, k odstranění chemických a částicových kontaminantů na bondpadech a k čištění bateriových článků před kontaktováním. „Na tištěných spojích, kde se často vyskytuje směs organických zbytků, jako jsou tuky, otisky prstů, tavidla nebo zbytky z mokrých chemických čisticích procesů, může být tento proces velmi efektivně využit. Velmi dobré výsledky jsme navíc dosáhli na polovodičích a u pouzder, která pocházejí z galvanických nebo jiných mokrých chemických procesů,“ uvádí Stefan Schmitz. K tomu přispívá také relativně snadná automatizace čištění a její integrace do výrobních linek.
„Z toho vyplývají dvě výhody. Automatizované čištění zajišťuje reprodukovatelně homogenní výsledky. Pokud je čištění integrováno do výrobního procesu, může být čerstvě vzniklá kontaminace odstraněna přímo, dříve než se během skladovacích procesů stane ještě větším problémem,“ doplňuje Stefan Schmitz.
acp systems AG na veletrhu Electronica v hale A2, stánek 112.
Kontakt:
