Koji su izazovi korozije u poluvodičkim izmjenjivačima topline i kako ih PTFE rješava?

Visoko korozivni elektroliti na visokoj temperaturi koriste se u poluvodičkim pločicama-bakrenim damascentom, kositrom-srebrom ili zlatnim spojevima. Korozija izmjenjivača topline je opasna ne samo za opremu, već također unosi metalne ione koji mogu pokvariti prinose pločica. Izmjenjivači topline-otporni na koroziju potrebni su za sustave oplata radi očuvanja čistoće i performansi poluvodiča.

Korozivna priroda kupki za presvlačenje poluvodiča
Agresivni elektroliti obično se koriste u tehnikama presvlačenja poluvodiča za nanošenje metalnih slojeva na silikonske pločice. Kupke za nanošenje ovise o metalu koji se nanosi:

Bakreni sulfat sa sumpornom kiselinom Ova kupelj se koristi za bakrenje damascena. Radi između 20-40 stupnjeva. Kupka je prilično korozivna i dodavanje čak i malih količina željeza ili kroma može dramatično promijeniti stope taloženja što dovodi do nedostataka i smanjene proizvodnje.

Pokositar-posrebrenje Osnovni elektrolit je metan sulfonska kiselina. Otopine za bakrenje prilično su korozivne za metale i zahtijevaju opremu koja je otporna na te uvjete i ne kontaminira otopinu. Slična su i rješenja posrebrenja kositra-.

Pozlaćivanje: Zlatni cijanid ili otopine zlatnog sulfita koriste se za pozlaćivanje spojeva na poluvodičkim uređajima. Ta su rješenja jednako agresivna i mogu dovesti do ozbiljne korozije nezaštićene metalne opreme.

U ovim postupcima izmjenjivači topline ne samo da bi trebali održavati temperaturu stabilnom, već također ne bi smjeli unositi metalne ione u otopine za oplatu. Bilo kakva korozija bilo kojeg dijela sustava izmjenjivača topline može dovesti do neželjene kontaminacije, a time i kompromitirati cijeli proces galvanizacije, a moguće i pokvariti gotove proizvode.

Kako PTFE izmjenjivači topline rješavaju probleme korozije
PTFE izmjenjivači topline važno su rješenje za problem korozije u primjenama oblaganja poluvodiča. PTFE (politetrafluoroetilen) je visokootporan fluoropolimer koji je kompatibilan s agresivnim kemijskim spojevima koji se koriste u pločicama poluvodiča kao što su bakreni sulfat, kositar-srebro i otopine cijanida/sulfita zlata.

Dizajn PTFE izmjenjivača
Potopne zavojnice ili školjka-i-cijevni dizajni: PTFE izmjenjivači topline obično se nude u dva oblika, uronjene zavojnice koje su izravno uronjene u kupku za oblaganje i konfiguracije oklopa-i-cijevi koje propuštaju otopinu za oblaganje oko cijevi izmjenjivača topline. Oba su dizajna prikladna za rukovanje toplinskim opterećenjima u sustavu i izbjegavanje ispiranja metalnih iona u otopinu.

Nulto ispiranje metala: PTFE izmjenjivači topline vrlo su korisni zbog nultog ispiranja metalnih iona. Za razliku od metalnih izmjenjivača topline poput nehrđajućeg čelika, PTFE ne otpušta ione željeza, kroma ili nikla u otopinu. Ovo je važno za kvalitetu otopine za nanošenje galvanizacije i kako bi se osiguralo da je proces galvanizacije konstantan i bez grešaka kao što su nejednake stope taloženja ili loše prianjanje.

Otpornost na kemikalije i trajnost
Otpornost na agresivna rješenja PTFE izmjenjivači topline potpuno su otporni na agresivne kiseline i organske spojeve koji su uobičajeni u kupkama za oblaganje poluvodiča. Mogu raditi na temperaturama do 110 stupnjeva i stoga su prikladni za bakrov sulfat/sumpornu kiselinu, kositar-srebro s metan sulfonskom kiselinom i otopine cijanida/sulfita zlata. Čak i kada je izložen duljem izlaganju ovim jakim kemijskim tvarima, PTFE ostaje strukturno netaknut, ne pokazujući razgradnju ili ispiranje opasnih zagađivača.

Dugotrajna -učinak: PTFE je dobro-poznat po svojoj kemijskoj inertnosti i svojstvima ne-prianjanja, osiguravajući da će izmjenjivači topline pouzdano raditi tijekom dugih vremenskih razdoblja, čak i u najzahtjevnijim postavkama oplata.

Uobičajena tablica kompatibilnosti kemijskih presvlaka poluvodiča
PTFE Kompatibilnost kemije oplata Kompatibilnost s nehrđajućim čelikom Kompatibilnost s PFA
Bakar sulfat/sumporna kiselina Izvrsno Izvrsno Loše kositar-Srebro (metan sulfonska kiselina) Izvrsno Izvrsno Srednje
Sulfit/zlatni cijanid Dobro Izvrsno Loše
Napomena: PFA (perfluoroalkoksi) također je dobra alternativa za neke primjene koje zahtijevaju bolju temperaturnu stabilnost (tj. pozlaćivanje)

Sažetak
PTFE izmjenjivači topline su kritični u pozlaćivanju poluvodiča kako bi se osigurala čistoća i učinkovitost rješenja za oblaganje. Otporan na koroziju, ispiranje metalnih iona i održavanje precizne ravnoteže kemijskog sastava presvlake, PTFE osigurava dugotrajnost opreme i prinos pločica.

Kompatibilnost s agresivnim kemikalijama za nanošenje temeljna je potreba za materijale koji se koriste u tvornicama za pakiranje na razini-pločica i postavkama za proizvodnju poluvodiča. Stoga su fluoropolimerni izmjenjivači kao što su PTFE i PFA kritične komponente za sigurne, pouzdane i uspješne postupke presvlačenja. Cijena kvara izmjenjivača topline u tvornici daleko je veća od cijene odabira odgovarajućeg materijala. Ovo pokazuje potrebu odabira PTFE-a za važne primjene u pozlaćivanju poluvodiča.