Очистка при помощи кавитационного потока в вакуумной камере

Вакуумный кавитационный поток.

Очевидно, что качественная очистка современных микроэлектронных устройств становится все более необходимой в их производстве. Очистка является критичной для обеспечения надежности и качества изготавливаемых изделий операцией. Проводится непрерывная миниатюризация, используются все более хрупкие структуры, более жесткие допуски. Осадки делаются все более трудноудаляемыми для традиционно используемых методов очистки, таких как струйная, ультразвуковая обработка, удаление загрязнений центрифугированием, эти методы не всегда эффективны [30, 31, 37]. Одной из новых технологий.

Рис. 5.4. Связи программных и аппаратных средств (а) при автоматизированном проектировании — производстве перспективных ЭУ (б) с применением интегрированных компьютерноинформационных систем в ТПМ:

• 1 — пакеты программ (включая специализированные) для проектирования конструкции и технологического процесса изготовления ЭУ; 2 — систсмои схемотехническое проектирование; 3 — проверка правильности схемотехнической проработки; 4 — выбор компонентов, плат, компоновка изделия; 5 — проектирование трассировки плат, топологий припойных и защитных покрытий; 6 — разработка тестовых структур; 7 — проектирование технологических процессов;
• 8 — компьютерная станция; 9 — надежностное проектирование (в том числе моделирование отказов); 10 — программные средства (ПС) для изготовления технологической оснастки (фотошаблоны, маски, трафареты и др.); 11 — ПС для сборочных и монтажных автоматов; 12 — ПС для тестирования и испытания изделий; 13 — средства для изготовления технологической оснастки; 14 — средства для сборки и монтажа ЭУ; 15 — контролирующее и испытательное оборудование; ЕИБД — единая интегрированная база данных; ЛКС — локальная компьютерная сеть; ГИ — готовое изделие; I — системотехническое, схемотехническое и надежностное проектирование; II — конструкторское и технологическое проектирование;

III — ПС для автоматизированного управления технологическим оборудованием,.

IV — гибко автоматизированные средства производства является очистка и сушка вакуумным кавитационным потоком (ВКП), характеризуемая отсутствием повреждений обрабатываемых изделий, нейтральностью чистящей жидкости, отсутствием кислорода при обработке.

Очистка ВКП — поверхностная технология, заключающаяся в одновременном применении механического и химического воздействий на конкретную область загрязнения, которые разрушают обрабатываемый слой на поверхности [30, 37). При этом происходят устранение и удаление инородного материала вместе с массой чистящей жидкости. Как и при кипячении, при применении ВКП формируются пузырьки пара. Они образуются и разрастаются прямо на поверхности инородных частиц и материалов загрязнений. Поскольку образование пузырьков и кавитация зависят от присутствия частиц загрязнения, рост пузырьков не происходит на чистых поверхностях. Повреждение поверхности маловероятно, так как в основе очистки лежит естественный принцип — управляемая кавитация.

Направленная очистка с помощью ВКП. ВКП управляет очисткой посредством изменения давления в герметизированной камере, в которой находится сама очищаемая деталь, погруженная в жидкость. Снижение общего давления в камере ниже уровня давления пара/жидкости вызывает формирование пузырьков на твердых поверхностях. Размеры пузырьков и производительность процесса очистки соответствуют значениям, характерным для кипящей жидкости. Механизмы передачи энергии при ВКП управляются при помощи изменения уровня вакуума в чистящей среде. Как только пузырьки пара сформировались на загрязнениях, их мощная механическая и химическая энергия передаются прямо к поверхности обрабатываемой детали посредством разрыва и отделения пузырьков пара. Оба вида энергии разрушают граничный слой, выводя загрязнения с массой жидкости для последующего удаления и растворения (рис. 5.5).

Рис. 5.5. К пояснению кавитационного эффекта взрыва на граничном слое «очищающая жидкость — вакуум».

В результате разрыва пузырьков пара энергия освобождается прямо на загрязнениях, разрушая граничный слой, вытесняя загрязнения и смывая их вместе с чистящей жидкостью. Процесс моделируется посредством варьирования давления в камере, которое изменяется пока не будут достигнуты желаемые скорость и качество очистки. Отделение пузырьков пара удаляет нерастворимые загрязнения с поверхности. В процессе очистки формируется устойчивый поток пузырьков пара. Пузырьки несут отделившиеся загрязнения в бурный поток чистящей жидкости или пара, вместе с которым они и удаляются из рабочей камеры. Масса пузырьков сметает загрязнения с поверхности, время переноса занимает миллисекунды. Уносящиеся пузырьки освобождают место для входа свежего потока чистящей жидкости, и процесс повторяется. Устойчивый поток чистящей жидкости вслед за поднимающимися пузырьками смывает нерастворимые загрязнения.

На рис. 5.6 показаны результаты очистки методом ВКП. Отверстия в изделиях (технических объектах) широко используются, например они практически всегда имеются в конструкциях коммутационных плат и бывают сквозные и несквозные. Несовершенства отверстия, которые фактически недоступны для других чистящих систем (а), устраняются в результате ВКП-очистки (б). Очистка происходит в вакууме, что прекрасно подходит для очистки легко окисляющихся материалов, таких, например, как медь.

Рис. 5.6. Вид отверстия до ВКП-очистки (а) и после ее осуществления (б).

Использование ВКП обеспечивает стабильные высокие показатели качества очистки благодаря возможности контроля и управления термодинамическими процессами «взрыва» пузырьков в жидкости, до тех пор пока поверхность не станет чистой. ВКП-очистка включает в свой цикл вакуумную сушку в той же рабочей вакуумной камере с контролируемой атмосферой для достижения высоких качества и производительности очистки и сушки.