Jako standardowa metoda kontaktowania elektrycznego w technologii montażu i łączenia, bondowanie drutów zyskało uznanie w szerokim zakresie zastosowań przez ostatnie 70 lat. Obejmuje to technologię półprzewodników, mikroelektronikę i komponenty optyczne, a także samochody, produkty konsumpcyjne, MEMS i czujniki przemysłowe, aż po specjalne zadania, takie jak bondowanie ogniw baterii dla elektromobilności, narzędzi akumulatorowych i magazynów energii. „Zasadniczo bondowanie drutów dzieli się na trzy główne grupy procesów. Dwie z nich to metody cienkowarstwowe, w których w zależności od zastosowania przetwarzane są druty z złota, srebra, aluminium lub miedzi o średnicy od 18 do 50 µm. Trzecia grupa to bondowanie grubego drutu z średnicami drutów od 100 do 500 µm”, precyzuje Stefan Schmitz, dyrektor zarządzający Bond-IQ GmbH. Firma doradcza w dziedzinie technologii bondowania drutów jest inicjatorem projektu przemysłowego Surf:Guide. Celem projektu jest opracowanie wytycznych dotyczących czystości i stanu powierzchni bondowych, które będą stanowić podstawę do stworzenia uznanego międzynarodowego standardu przemysłowego.
Czystość – kluczowy czynnik jakości
Ponieważ tworzenie połączeń zarówno w bondowaniu cienkowarstwowym, jak i grubowarstwowym odbywa się w zakresie nanometrów, metale, które mają być kontaktowane, muszą być umieszczone w odległości atomowej od siebie. Odpowiednio zanieczyszczenia lub warstwy pośrednie mogą już w zakresie 5 do 10 nm utrudniać proces bondowania. Mogą to być na przykład odciski palców, wyciekające kleje, pozostałości topników, odgazowania klejów i innych polimerów, kurz, tlenki lub pozostałości po szczególnie mokrych procesach czyszczenia.
„Widoczne zanieczyszczenia są krytyczne dla bondowania. Jeśli te zanieczyszczenia nie są już widoczne po czyszczeniu, powierzchnia bondowa jest zazwyczaj wystarczająco czysta. Można to zazwyczaj ustalić za pomocą mikroskopu i optycznego porównania przed i po. Już to może zwiększyć wskaźnik sukcesu od trzech do czterech razy”, wyjaśnia Stefan Schmitz.
Metody czyszczenia powierzchni bondowych
Klasycznie powierzchnie bondowe są nadal czyszczone w procesach mokrych z użyciem rozpuszczalników lub mediów na bazie wody, które wymagają energochłonnej suszenia. Czyszczenie plazmowe może być stosowane w przypadku cienkowarstwowych, znanych i bardzo specyficznych zanieczyszczeń. Inną alternatywą jest czyszczenie laserowe. „W przypadku bardzo wrażliwych powierzchni, na przykład w mikroelektronice, należy jednak najpierw uzgodnić koszty systemu laserowego i odpowiedniej technologii laserowej”, opisuje Stefan Schmitz. „Obecnie w przemyśle interesuje czyszczenie strumieniowe quattroClean, ponieważ pozwala ono na usunięcie również silniej przylegających, zgrubiałych zanieczyszczeń.”
Suche, celowe i zrównoważone czyszczenie
Technologia czyszczenia quattroClean, która jest skalowalna i przystosowana do czystych pomieszczeń, to suche proces czyszczenia do zastosowań lokalnych i całkowitych. Proces ten nadaje się do reprodukcyjnego usuwania zanieczyszczeń cząsteczkowych aż do submikrometra i zanieczyszczeń filmowych aż do nanowarstw. Jako medium czyszczące technologia quattroClean wykorzystuje płynne, poddane recyklingowi dwutlenek węgla, pozyskane z procesów produkcji chemicznej i pozyskiwania energii z biomasy. Jest kierowane przez elastycznie dostosowywaną, odporną na zużycie dyszę ringową i rozpręża się przy wyjściu do drobnych kryształków śniegu, które są skupiane przez oddzielny strumień powietrza pod ciśnieniem i nanoszone na czyszczoną powierzchnię z prędkością naddźwiękową. Działanie czyszczące opiera się na kombinacji efektu termicznego, mechanicznego, rozpuszczalnikowego i sublimacyjnego. Ponieważ krystaliczny dwutlenek węgla całkowicie sublimuje w trakcie procesu, powierzchnie poddane obróbce są suche. Usunięte zanieczyszczenia są odsysane razem z gazem procesowym, co zapobiega ponownemu zanieczyszczeniu powierzchni oraz zanieczyszczeniu otoczenia. W połączeniu z gazem procesowym firmy Linde, skuteczna metoda quattroClean posiada certyfikat Green Screen dla środków czyszczących i odtłuszczających Clean Production Action.
Technologia czyszczenia dla szerokiego zakresu zastosowań
Niska twardość drobnych kryształków śniegu umożliwia czyszczenie również bardzo wrażliwych i delikatnie ustrukturyzowanych powierzchni. Otwiera to technologii czyszczenia strumieniowego quattroClean bardzo szeroki zakres zastosowań. Proces ten jest wykorzystywany między innymi do usuwania topników i pozostałości lutowniczych na PCB i PCBA, usuwania chemicznych i cząsteczkowych zanieczyszczeń na padach bondowych oraz czyszczenia ogniw baterii przed kontaktowaniem. „Na płytkach drukowanych, na których często występuje mieszanka organicznych pozostałości, takich jak tłuszcze, odciski palców, topniki lub pozostałości po mokrych procesach czyszczenia, proces ten może być stosowany bardzo efektywnie. Ponadto osiągnęliśmy bardzo dobre wyniki na półprzewodnikach i obudowach pochodzących z procesów galwanicznych lub innych mokrych procesów”, relacjonuje Stefan Schmitz. Przyczynia się do tego również stosunkowo łatwa automatyzacja czyszczenia lub jej integracja w liniach produkcyjnych.
„Z tego wynikają dwie korzyści. Zautomatyzowane czyszczenie zapewnia reprodukowalnie jednorodne wyniki. Jeśli czyszczenie jest włączone w proces produkcji, świeżo powstałe zanieczyszczenie może być usunięte bezpośrednio, zanim stanie się jeszcze większym problemem z powodu procesów magazynowania”, dodaje Stefan Schmitz.
acp systems AG na Electronica w hali A2, stoisko 112.
Kontakt:
