Il wire bonding si è affermato come metodo standard per il contatto elettrico nella tecnologia di assemblaggio e connessione negli ultimi 70 anni, coprendo un ampio spettro di applicazioni. Questo va dalla tecnologia dei semiconduttori, microelettronica e componenti ottici, fino ad automobili, prodotti di consumo, MEMS e sensoristica industriale, fino a compiti speciali come il bonding di celle di batteria per la mobilità elettrica, strumenti a batteria e stoccaggio di energia. "Fondamentalmente, il wire bonding si divide in tre grandi gruppi di processi. Due di questi sono processi a filo sottile, in cui a seconda dell'applicazione vengono utilizzati fili d'oro, argento, alluminio o rame con un diametro da 18 a 50 µm. Il terzo gruppo è il bonding a filo spesso con diametri di filo da 100 a 500 µm", precisa Stefan Schmitz, amministratore delegato di Bond-IQ GmbH. La società di consulenza nella tecnologia del wire bonding è l'iniziatore del progetto industriale Surf:Guide. L'obiettivo del progetto è sviluppare una guida sulla pulizia e lo stato delle superfici di bonding, che servirà da base per la creazione di uno standard internazionale riconosciuto a livello industriale.
Pulizia – un fattore decisivo per la qualità
Poiché la formazione delle connessioni avviene sia nel wire bonding sottile che in quello spesso nell'ordine del nanometro, i metalli da contattare devono essere portati a una distanza atomica l'uno dall'altro. Pertanto, contaminazioni o strati intermedi già nell'ordine di 5-10 nm possono ostacolare il processo di bonding. Queste possono includere impronte digitali, adesivi che sanguinano, residui di flussante, fuoriuscite di adesivi e altri polimeri, polvere, ossidi o residui provenienti in particolare da processi di pulizia chimica umida.
"Contaminazioni visibili 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 generalmente verificato con l'ausilio di un microscopio e un confronto ottico prima e dopo. Già questo può aumentare il tasso di successo di tre o quattro volte", spiega Stefan Schmitz.
Metodi per la pulizia delle superfici di bonding
Tradizionalmente, le superfici di bonding vengono ancora pulite con metodi chimici umidi utilizzando solventi o mezzi a base d'acqua, che richiedono una asciugatura ad alta intensità energetica. La pulizia al plasma può essere utilizzata per contaminazioni sottili, note e molto specifiche. Un'altra alternativa è la pulizia laser. "Tuttavia, per superfici molto sensibili, ad esempio nella microelettronica, devono prima essere messi in accordo i costi per un sistema laser e la tecnologia laser appropriata", descrive Stefan Schmitz. "Attualmente, l'interesse dell'industria è rivolto alla pulizia a getto di neve quattroClean, poiché consente di rimuovere anche contaminazioni più fortemente aderenti e incrostazioni."
Pulizia secca, mirata e sostenibile
La tecnologia di pulizia quattroClean, scalabile e adatta per ambienti controllati, è un metodo di pulizia secca per applicazioni su larga scala e locali. Il metodo è adatto per rimuovere contaminazioni particellari fino all'ordine del submicrometro e contaminazioni filmiche fino a strati nanometrici in modo ripetibile. Come mezzo di pulizia, la tecnologia quattroClean utilizza anidride carbonica liquida riciclata, derivante da processi di produzione chimica e dalla produzione di energia da biomassa. Viene convogliata attraverso un ugello a due fasi, adattabile e privo di usura, e si espande all'uscita in cristalli di neve fini, che vengono convogliati da un getto d'aria compressa separato e applicati sulla superficie da pulire a velocità supersonica. L'efficacia della pulizia si basa su una combinazione di effetti termici, meccanici, di solvente e di sublimazione. Poiché l'anidride carbonica cristallina sublima completamente durante il processo, le superfici trattate rimangono asciutte. Le contaminazioni rimosse vengono aspirate insieme al gas di processo, prevenendo la recontaminazione delle superfici e l'inquinamento dell'ambiente. In combinazione con il gas di processo di Linde, il metodo quattroClean efficace possiede il certificato Green Screen per detergenti e sgrassanti della Clean Production Action.
Tecnologia di pulizia per un ampio spettro di applicazioni
La bassa durezza dei fini cristalli di neve consente la pulizia anche di superfici molto sensibili e finemente strutturate. Questo apre alla tecnologia di pulizia a getto di neve quattroClean un ampio campo di applicazione. Il metodo è utilizzato, tra l'altro, per la rimozione di flussanti e residui di saldatura su PCB e PCBA, la rimozione di contaminazioni chimiche e particellari su pad di bonding, nonché la pulizia delle celle di batteria prima del contatto. "Su schede a circuito stampato, dove spesso è presente una miscela di residui organici come grassi, impronte digitali, flussanti o residui di processi di pulizia chimica umida, il metodo può essere utilizzato in modo molto efficiente. Inoltre, abbiamo ottenuto risultati molto buoni su semiconduttori e contenitori provenienti da processi galvanici o altri processi chimici umidi", riporta Stefan Schmitz. Questo è anche facilitato dalla relativa semplicità di automazione della pulizia o dalla sua integrazione nelle linee di produzione.
"Da ciò derivano due vantaggi. La pulizia automatizzata garantisce risultati omogenei e ripetibili. Se la pulizia è integrata nel processo di produzione, la contaminazione fresca può essere rimossa direttamente, prima che diventi un problema ancora più grande a causa dei processi di stoccaggio", aggiunge Stefan Schmitz.
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