Очистка в электронной промышленности

ДОСТИЖЕНИЕ ЗАДАННОЙ СТЕПЕНИ ЧИСТОТЫ ЭКОНОМИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

Частицы, остатки флюса и рабочих материалов, отпечатки пальцев — оказывается, эти микроскопические загрязнения могут серьезно повредить электронные устройства, а следовательно, необходимо поддерживать заданную степень чистоты. Благодаря подходящей концепции очистки этого можно достичь эффективным, воспроизводимым и экологичным способом.

Ввиду непрерывного увеличения разнообразия сложных электронных компонентов, а также растущих требований к их надежности и долговечности возникает необходимость в решениях по эффективному и надежному удалению загрязнений в виде частиц и пленок. Даже микроскопические загрязнения могут стать причиной значительных финансовых потерь из-за брака, неисправностей и повреждений электронных систем. Независимо от типа очищаемой детали, будь то кремневые пластины, печатные платы, контакты или литые электронные платы, существуют различные решения, например, влажная химическая очистка, очистка диоксидом углерода или плазмой, которые позволяют достичь требуемой степени чистоты экономически эффективным способом.

УЛЬТРАЗВУК — УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД

Влажная химическая ультразвуковая очистка с помощью растворителей, модифицированных спиртов или водных растворов имеет разнообразные сферы применения в электронной промышленности. Так, частицы, остатки флюса и пленочные загрязнения требуется удалять, помимо прочего, с металлических электронных компонентов, печатных плат или кремниевых пластин. Кроме типа моющего средства решающим фактором для эффективности очистки оказывается частота электрических импульсов, создаваемых ультразвуковым генератором и передаваемых в виде звуковых волн колебательной системой в емкость с жидкостью. Для данного метода справедливо следующее: чем ниже частота электрических импульсов, тем выше энергия звуковых волн.

Один из примеров применения данного метода — очистка печатных плат после пайки для хорошей адгезии защитного лака, наносимого впоследствии. Самое главное — удалить остатки флюса и отпечатки пальцев, которые могут остаться на поверхности. Стандартный процесс состоит из двух этапов ультразвуковой очистки погруженного в емкость изделия, в течение которых держатель деталей также совершает дополнительные колебательные движения. После этих этапов следует двойная промывка деионизированной водой и сушка.

Высокочастотные ультразвуковые системы с частотами 250 и 500 кГц, а также системы с частотой звука несколько мегагерц используют для очистки чувствительных компонентов и тонких структур в электронной и полупроводниковой промышленности.

В зависимости от требуемого результата могут понадобиться емкости для чистки с различной частотой ультразвука, например, для чистки стеклянных пластин. В этом случае очистка на различных производственных этапах может выполняться при частотах ультразвука от 40 кГц до 1 МГц. Последнее характерно для многоступенчатой влажной очистки полированных подложек перед напылением проводящих слоев. Пластины помещают в специально спроектированные очистные стойки и последовательно погружают в три емкости для очистки ультразвуком, содержащие моющие средства, от сильно щелочных до нейтральных. Между этапами очистки выполняют промывку, также с использованием ультразвука. Последующий этап трехступенчатой промывки, а также этап заключительной сушки инфракрасными лучами, исключает наличие каких-либо загрязняющих частиц на поверхности пластин. Для достижения такого результата на этих этапах промывки используется высокочистая вода. Дополнительная сушка и снятие пластин со стоек происходит в чистом помещении класса 100.

Идеальное «сочетание» моющего средства и частоты ультразвука можно определить по результатам испытаний систем с соответствующими моющими средствами.

Полированные стеклянные пластины очищают ультразвуком в нескольких погружных и промывочных емкостях перед напылением проводящих слоев.

В качестве рабочей среды используют моющие средства от сильно щелочных до нейтральных.

СЖАТЫЙ CO₂ - СУХАЯ АЛЬТЕРНАТИВА

Технология очистки сжатым углекислым газом используется в дополнение к влажной химической очистке. Этот инновационный метод удовлетворяет одновременно нескольким требованиям: экологичность, сухость и отсутствие отходов. Термином «сжатый углекислый газ» обозначают CO₂, сжиженный под давлением до сверхкритической фазы, в которой вещество характеризуется очень хорошей способностью растворять многие загрязняющие вещества с ковалентными связями, такие как жиры и масла. Сверхкритический CO₂ отличается низкими вязкостью и поверхностным натяжением, т.е. он способен проникать в самые узкие зазоры и выемки, а это позволяет очищать компоненты весьма сложной формы, например, детали с микроскопическими отверстиями или крайне узкими зазорами. Данная технология обладает значительным потенциалом использования в электронной промышленности, например, для очистки готовых печатных плат и собранных модулей, удаления остатков флюса, а также для удаления масел и жиров с металлических деталей, в частности с контактов. В зависимости от фазы, в которой находится используемый углекислый газ, процесс может протекать при температуре от 15 до 31 °С. Таким образом, данный метод подходит для обработки материалов, чувствительных к воздействию высоких температур. Так как при атмосферном давлении CO₂ испаряется практически мгновенно, после очистки компоненты остаются сухими. Благодаря переходу непосредственно в газообразную фазу очищаемые компоненты свободны от остатков растворителей, а побочные технологические отходы отсутствуют.

СУХОЙ ЛЕД ПРОТИВ ГРЯЗИ

Технология струйной очистки сухим снегом (CO₂) позволяет удалять загрязняющие частицы и пленки сухим способом, не повреждая поверхность. Ввиду широких возможностей по автоматизации данный процесс очистки может легко интегрироваться в производственные линии или располагаться сразу после них.

Сжиженный углекислый газ также используется в технологии струйной очистки сухим снегом (CO₂) — в виде мельчайших кристаллов. Благодаря прекрасному сочетанию химических, тепловых и механических свойств нетоксичный и негорючий сухой снег (CO₂) удаляет загрязняющие частицы и пленки без остатков, даже на таких функциональных участках, как контактные поверхности. К тому же при сухой процедуре очистки исчезает необходимость в энергозатратной сушке. Данная технология позволяет выполнять надежную ручную или полностью автоматизированную чистку на многих этапах производства электронных компонентов, например, перед процедурой соединения компонентов, установкой деталей на обычные и пленочные печатные платы, а также при производстве литых электронных плат.

ПЛАЗМА — ОЧИСТКА И АКТИВАЦИЯ

Плазма — газообразная смесь атомов, молекул, ионов и свободных электронов — позволяет эффективно обрабатывать поверхности электронных компонентов и деталей, изготовленных из различных материалов. Этот метод не только удаляет органические загрязнения, такие как масла и жиры, но и обеспечивает активацию поверхности. Такое двойное действие основано на химических и физических особенностях процесса. В зависимости от цели применяется плазма низкого или атмосферного давления, в последнем случае установку можно встроить непосредственно в технологическую линию. Указанные выше технологии могут использовать окислительный или восстановительный процесс. С помощью окислительного процесса перед пайкой и соединением компонентов удаляют органические загрязнения: масла, жиры и остатки клеящих веществ. Процесс восстановления плазмой используется главным образом для оптимизации свойств сопрягаемых поверхностей за счет восстановления слоев металла, нанесенных гальваническим способом. В электронной промышленности процессы очистки и активации поверхности плазмой атмосферного давления используются перед маркировкой, склеиванием или заливкой электронных печатных плат и полупроводников. Также этот процесс используется при производстве оптоэлектронных компонентов и, например, перед подсоединением проводников. Нанесение барьерных покрытий для защиты соединений и селективной защиты электронных компонентов от износа и коррозии выполняется с помощью установки для обработки плазмой атмосферного давления, которую можно встроить в производственную линию.

Плазма — газообразная смесь атомов, молекул, ионов и свободных электронов — позволяет эффективно обрабатывать поверхности электронных компонентов и деталей из различных материалов.