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Bedarfsgerechte Sauberkeit für Mikroteile

CO2-Schneestrahleinigung - effizient und umweltgerecht

(PresseBox) (Wiernsheim, )
Je kleiner und feinstrukturierter Bauteile werden, desto höhere Anforderungen werden an die Sauberkeit gestellt. Die Mikrofertigung erfordert daher abgestimmte Verfahren, die eine effektive und gleichzeitig schonende Reinigung ermöglichen. Dies gewährleistet die spezielle CO2-Schneestrahlreinigung der acp GmbH. Das trockene und inlinefähige Reinigungsverfahren entfernt nicht nur filmische und partikuläre Kontaminationen prozesssicher und umweltverträglich, sondern kann auch zum Mikroentgraten eingesetzt werden.

Das Schneestrahl-Reinigungsverfahren der acp – advanced clean production GmbH stellt eine sehr feine Art des Trockeneisstrahlens dar. Als Strahlmittel dienen statt grober Eispellets feinste Schneekristalle, die aus flüssigem Kohlendioxid erzeugt werden. Der feine Schnee entfernt sowohl teilchenförmige Verunreinigungen wie Partikel, Späne, Stäube als auch filmische Kontaminationen (z. B. Öle, Fette, Flussmittel) von nahezu allen Materialien. Dabei gewährleistet die geringe Härte der Schneekristalle eine substratschonende Behandlung. Diese besondere Charakteristik macht das trockene, flächig oder punktförmig wirkende Verfahren – sei es fertigungsintegriert im Sekundentakt oder als Standalone-Lösung – ideal für Reinigungs- und Entgratprozesse in der Mikrofertigung, bei der Herstellung medizintechnischer und mechatronischer Produkte. Ist eine partielle Reinigung beziehungsweise Entölung von Fügestellen vor dem Laserschweißen oder Verkleben erforderlich, bietet das acp-Verfahren durch den gezielt fokussierbaren Reinigungsstrahl ebenfalls Vorteile.

Vielseitig in der Anwendung
Integriert in 3D-Laserabtragsysteme ermöglichen CO2-Schneestrahlmodule von acp die automatische Reinigung synchron zum Laserbearbeitungs-prozess. Dieser erfolgt mit Hilfe von kombinierten Achsen sowie einem Drehtisch. Für die Reinigungsintervalle positioniert das Handlingsystem das Werkstück entsprechend einem teilespezifischen Programm vor dem Reinigungskopf. Durch die integrierte Reinigung lassen sich mit den Lasersystemen selbst extrem filigrane Teile und bei bestimmten Materialien auch steile Wände bis zu 90° mit einer Tiefe von bis zu 2 mm mit höchster Präzision herstellen.
Optimale Ergebnisse liefert die CO2-Schneestrahltechnologie bei der Herstellung von 3D-MIDs mit der LDS-Technologie. Dabei werden auf der Oberfläche und in Sacklöchern zurückbleibende Ablationsrückstände zuverlässig mit dem ungiftigen und nicht-brennbaren Kohlendioxidschnee entfernt. Gegenüber herkömmlichen Reinigungsverfahren, beispielsweise mit Ultraschall oder Wasserhochdruck, bietet die Technologie den Vorteil, dass die aufgerauten Laserstukturen gleichzeitig eingeebnet werden. Daraus resultiert eine einfachere Aufbau- und Verbindungstechnik, beispielsweise durch Drahtbonden, Bestücken mit Chips oder in der Flip-Chip-Technologie. Darüber hinaus lässt sich das Reinigungsmodul direkt in das Laserstrukturiersystem integrieren.
Bewährt hat sich die CO2-Schneestrahlreinigung auch bei der klassischen Fertigung von Mikrochips in fotolithografischen Verfahren als effektive und umweltverträgliche Alternative zu konventionellen nasschemischen Reinigungsverfahren, die häufig aufwändige Spülprozesse mit hochreinen Medien erfordern. Sie wird beispielsweise bei der Herstelllung dreidimensionaler Mikrochips für Sensoren eingesetzt, um die nach dem Metallisieren der mikroskopisch kleinen Leiterbahnen in den Randbereichen entstandenen, so genannten Fences zu entfernen. Anschließend werden die nächsten Strukturen auf die Siliziumwafer aufgebracht.
In der Medizintechnik kommt die CO2-Schneestrahlreinigung unter anderem für das biokompatible, gleichzeitige Mikroentgraten und Reinigen von Werkstücken wie beispielsweise Kanülen, Zahnimplantatsockeln und Instrumenten zum Einsatz. Dabei lassen sich Grate bis in den µm-Bereich zuverlässig und prozesssicher entfernen. Die Entgratwirkung basiert einerseits auf dem mechanischen Effekt, der durch das direkte Auftreffen der Schneekristalle auf den Span ausgelöst wird. Andererseits entsteht an der zu entgratenden Stelle eine turbulente Strömung, die den Grat einer Biege-Wechselbelastung aussetzt, unter der er abbricht. Reinigung und Entgratung erfolgen in Bruchteilen von Sekunden, wobei ein reproduzierbares Ergebnis erzielt wird.

Hohe Reinigungsleistung
„Herz“ der acp Schneestrahltechnologie ist der als Überschall-Zweistoffringdüse ausgeführte, patentierte Reinigungskopf. Das flüssige Kohlendioxid entspannt beim Austreten aus der Düse zu einem Schnee/Gas-Gemisch, das den Kernstrahl bildet. Zusätzlich wird Druckluft als Mantelstrahl zugeführt, der den CO2-Schnee auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Daraus resultiert die sehr gute Reinigungswirkung. Darüber hinaus bewirkt die Beschleunigung mit Druckluft eine gegenüber Einstoff-Düsensystemen wesentlich einfachere Prozessführung sowie signifikant höhere Reinigungsleistung bei deutlich geringerem CO2- und Druckluftverbrauch.

Ressourcenschonend, umweltneutral und energieeffizient
Das für die CO2-Schneestrahlreinigung der acp eingesetzte Kohlendioxid wird nicht aus fossilen Energieträgern gewonnen, sondern entsteht als Nebenprodukt in Herstellungsprozessen der chemischen Industrie. Die Reinigung erfolgt daher ressourcen- und umweltschonend. Dazu trägt auch bei, dass im Gegensatz zur nasschemischen Reinigung keine Chemikalien erforderlich sind, kein Abwasser anfällt und keine Energie zur Beheizung, Destillation beziehungsweise Aufbereitung der Reinigungsmedien und zur Teiletrocknung benötigt wird. Dies macht die CO2-Reinigung zu einer Alternative, die sich sowohl unter ökonomischen als auch ökologischen Aspekten rechnet. www.acp-micron.com


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