Znaczenie mycia w produkcji elektroniki dużej mocy
Duże obciążenie cieplne elektroniki dużej mocy wymusza zachowanie najwyższej czystości podczas produkcji, gdyż nawet najmniejsze zanieczyszczenia pozostawione na powierzchni wpływać na jakość i niezawodność tych produktów.
Środki do mycia na bazie wody
Chociaż do mycia elektroniki mocy tradycyjnie używano rozpuszczalników organicznych, w ostatnich latach z uwagi na bezpieczeństwo zyskały na znaczeniu procesy, gdzie rozpuszczalnikiem jest woda. Wodne środki myjące opracowane specjalnie do aplikacji w energoelektronice zapewniają doskonałą wydajność mycia, kompatybilność materiałową oraz długoterminową niezawodność czyszczonych produktów. Zawierają znacznie mniej lotnych związków organicznych (LZO), a więc są bezpieczniejsze dla personelu. Te stwierdzenia potwierdzone zostały w licznych testach, także w obszarze zapewnienia jakości i niezawodności połączenia wykonanego w technologii bondingu drutowego. Cechuje je także doskonała kompatybilność materiałowa.
Rysunek 2. Struktura diody nie umytej (a) i po umyciu (b).
Rysunek 5. Podnoszenie drutu.
Bonding drutowy
Istnieją dwa główne problemy, które wpływają na jakość połączenia podczas montażu za pomocą bondingu drutowego. Są to pozostałości topników na podłożu i rozpryski topnika pozostawione na powierzchni chipów (rys. 2). Bez umycia powierzchni chipa, montaż prowadzi do niedostatecznej jakości i często skutkuje niepotrzebnie dużą siłą wymaganą w trakcie procesu łączenia, która prowadzi do pęknięć tzw. pięty połączenia (powierzchni drutu dociskanej do struktury), uszkodzeń chipów lub odrywania drutów (rys. 3–5).
Ważne jest też to, że nieodpowiednie środki myjące mogą prowadzić do silnego utleniania powierzchni podczas mycia tworząc dodatkowe warstwy tlenków na powierzchni. Mogą one powodować problemy podczas łączenia i wpływać negatywnie na wydajność produkcji (rys. 6–7).
Dobrze dobrany proces mycia musi zapewnić doskonałą jakość powierzchni, a więc usuwać wszystkie pozostałości topników po lutowaniu i aktywować utlenione powierzchnie. Testy branżowe przekonują, że wodne środki czyszczące o neutralnym pH umożliwiają osiągnięcie lepszych rezultatów w porównaniu z tradycyjnymi materiałami bazującymi na rozpuszczalnikach organicznych.
Jakość połączeń powstałych w procesie bondingu drutowego jest zwykle oceniana za pomocą próby ścinania. Stabilny proces z dużymi wartościami siły ścinania i mała wartość odchylenia standardowego, które są wymagane dla zapewnienia wydajności procesu produkcji (rys. 8), to efekt użycia dobrze dobranego środka myjącego. Moduły, które nie przejdą testów ścinania, są stratą dla producenta, bo podłoża są lutowane do radiatora i poprawek montażu się nie wykonuje.
Firma Zestron zbadała wpływ mycia na wartości ścinania drutu bondingu na podłożach, które nie były myte środkiem myjącym i były myte środkiem myjącym mikrofazowym. Wyniki dowiodły, że środki myjące mikrofazowe zwiększają wartości sił ścinania w porównaniu do tych, które były uzyskiwane przy modułach mocy bez uprzedniego umycia (rys. 9–10). Warto też dodać, że zoptymalizowany proces mycia przy użyciu środka na bazie wody, daje możliwość wyeliminowania koniecznej zazwyczaj aktywacji powierzchni przy użyciu plazmy, co prowadzi w efekcie do sporej redukcji kosztów.
Rysunek 3. Pęknięcie pięty drutu bondingu. 
Rysunek 4: Defekt struktury
Rysunek 6: Silnie utleniona powierzchnia miedzi.
Rysunek 7: Połączenie na powierzchni miedzi aktywowanej poprzez mycie.
Rysunek 8: Porównanie wartości siły ścinania dla różnych środków myjących.
Rysunek 9: Wartości siły ścinania dla przykładowych elementów (moduły niemyte)
Rysunek 10: Wartość siły ścinania drutów bondingu w modułach mytych mikrofazowym środkiem myjącym.