01-08
2013

Высокоэффективная очистка плазмой изделий электронной промышленности

Иван Бармашов, начальник отдела производства микроэлектроники

Опубликовано в
«Технологии в электронной промышленности», № 2

В повседневной жизни вещества в состоянии плазмы встретить достаточно сложно, однако в современной промышленности плазма активно используется во многих областях. Причина тому — специфические особенности данного вещества, благодаря которым оно может изменять свойства различных материалов при контакте с ними. Это, в свою очередь, эффективно применяется в производстве, в том числе при изготовлении сложных изделий микроэлектроники.

Сегодня на практике доказано: с помощью технологии обработки в плазме можно достичь следующих результатов:
• очистка от органических загрязнений
• удаление оксидов
• активация (увеличение адгезии) полимеров и других материалов
• осаждение и нанесение покрытий
• травление материалов

Решения для производства изделий микроэлектроники — та область, в которой ООО «Совтест АТЕ» специализируется уже более 10 лет. В число партнеров компании по данному направлению входят ведущие мировые производители оборудования, среди которых — фирма Pink GmbH (Германия). Компания обладает большим опытом в разработке и производстве систем, предназначенных для обработки изделий в плазме, которые ООО «Совтест АТЕ» уже несколько лет успешно внедряет в технологические процессы современных российских предприятий.

Возвращаясь к технологии обработки в плазме, отметим, что ее можно разделить на 2 основных типа: физическая и химическая. Также возможен вариант комплексной обработки, который сочетает в себе оба метода.

Сразу стоит отметить, что плазма, о которой будет идти речь в дальнейшем, образуется из газа при возбуждении в электромагнитном поле при пониженном давлении. На Рис. 1 показан пример образования плазмы.

Рис. 1 Пример образования плазмы

Рассмотрим методы очистки поверхностей при помощи плазмы (Рис. 2).

Для проведения физической обработки обычно используются нейтральные газы (например, аргон). В этом случае ионы газа, обладающие высокой кинетической энергией, передают её молекулам на материале (образно говоря, загрязнения «выбиваются» с поверхности).

При химической обработке ионы газа вступают в реакцию с органическими соединениями на поверхности материала. В большинстве случаев для подобного метода применяются активные газы, такие как кислород и водород.

В сравнении с другими методами очистки поверхностей обработка в плазме обладает рядом преимуществ:
• высокая эффективность очистки
• низкая температура процесса
• проникновение в малейшие трещины
• отсутствие необходимости в сушке
• универсальность (подходят для всех видов материалов)
• низкая стоимость процесса и расходных материалов
• минимальная (а зачастую нулевая) стоимость удаления отходов

Рис. 2 Методы очистки поверхностей при помощи плазмы

Для примера на рис. 3 приведены показатели остаточного загрязнения при жидкостной очистке и очистке в плазме.

Рис. 3 Показатели остаточного загрязнения при жидкостной очистке и очистке в плазме

Пример использования плазмы для очистки медных выводных рамок

В качестве наглядного примера рассмотрим использование плазмы для очистки медных выводных рамок (Рис. 4).

Рис. 4 Медная выводная рамка

Для обработки таких изделий обычно используется система с двумя рабочими частотами. Это позволяет обеспечить эффективную очистку и избежать нагрева рамок, который приводит к их деформации. Органические загрязнения под воздействием плазмы превращаются в низкомолекулярные газообразные соединения. Эффект очистки плазмой может быть продемонстрирован измерением угла контакта. Органические загрязнения делают поверхность гидрофобной, т. е. угол контакта жидкости значительно выше 90. После очистки и удаления загрязнений угол смачивания уменьшается, что отчетливо видно на Рис. 5.

Рис. 5 Медная рамка до и после очистки плазмой

Пример использования очистки плазмой при производстве конденсаторов
Конденсатор представляет собой металлизированную (алюминием или цинком) полимерную плёнку, которая сматывается и прессуется (Рис. 6). Затем фиксируются провода к напылённой стороне плёнки и конденсатор запечатывается в синтетическую крышку. Эффективным методом удаления загрязнений с алюминиевой поверхности является плазменная очистка.

Рис. 6 Конденсатор

Основная часть поверхностного загрязнения имеет органический характер, а это означает, что заготовка конденсатора может быть очищена с помощью простого процесса кислородной плазмы. При крупносерийном производстве изделий очень маленького размера системы плазменной очистки фирмы Pink предусматривают возможность обработки в специальном вращающемся барабане. Весь процесс очистки проходит при комнатной температуре и занимает примерно 15 минут, при этом исключается выделение каких-либо экологически вредных отработанных газов. Углеродные соединения распадаются на углекислый газ (CO₂) и воду (H₂O).

Рис. 7 Автоматическая система плазменной очистки V138-G

Специально для решения рассмотренной выше задачи специалисты фирмы Pink разработали полностью автоматическую систему V138-G. В течение одной операции компоненты (от 5000 до 8000, общее количество зависит от размера компонентов) перемещаются в открытых корзинах по конвейерной ленте в систему. Затем корзина закрывается крышкой с помощью специального оборудования и начинает вращаться во время плазменного процесса — это гарантирует однородную обработку. Продолжительность и скорость вращения устанавливается таким образом, чтобы избежать повреждения компонентов. По окончанию процесса очистки корзины снова открываются и транспортируется на следующий этап обработки. Все корзины имеют штрих-код, чтобы обеспечить четкое распределение партий.

Пример использования плазмы для подготовки к заливке компаундом катушек зажигания

В автомобильной промышленности применяются стандарты, которые требуют использования элементов с высокой стойкостью к различным воздействиям. В частности это относится и к катушкам зажигания.

Для обеспечения долгого срока службы катушка зажигания не должна подвергаться воздействию влаги. Для этого катушки помещают в специальный корпус и заливают компаундом. Предварительно изделие проходит обработку плазмой, чтобы обеспечить максимальное сцепление между компаундом и корпусом.

Во время обработки в кислородной плазме смачиваемость пластмассы постоянно меняется. Под воздействием плазмы полярные функциональные группы на поверхности полимера активируются, что оказывает положительное влияние на адгезию с компаундом. При этом также увеличивается скорость литья. Специально разработанный процесс позволяет обрабатывать изделие на всю глубину, что гарантирует хорошую смачиваемость по всей поверхности. Для данного процесса могут быть использованы системы плазменной очистки V150-2G и V200-2G (Рис. 8), которые встраиваются в линию и работают в полностью автоматическом режиме.

Рис. 8 Слева направо: автоматические системы плазменной очистки V150-2G и V200-2G

ООО «Совтест АТЕ» предлагает своим клиентам несколько стандартных установок, а также специализированные установки для работы с конкретными изделиями и решения определенных производственных задач.

Серия установок плазменной очистки:

Вложение	Размер

Вложение	Размер
Высокоэффективная очистка плазмой изделий электронной промышленности.pdf	285 КБ