Aké sú problémy s koróziou v tepelných výmenníkoch s polovodičovým pokovovaním a ako ich rieši PTFE?

Vysoko korozívne elektrolyty pri vysokej teplote sa používajú pri pokovovaní polovodičových doštičiek-meďou damascénou, cínovým-striebrom alebo zlatými spojmi. Korózia výmenníka tepla je nebezpečná nielen pre zariadenie, ale prináša aj kovové ióny, ktoré by mohli pokaziť výťažky plátkov. Výmenníky tepla odolné voči korózii- sú nevyhnutné pre systémy pokovovania, aby sa zachovala čistota a výkon polovodičov.

Korozívny charakter pokovovacích kúpeľov pre polovodiče
Agresívne elektrolyty sa bežne používajú v technikách pokovovania polovodičov na nanášanie kovových vrstiev na kremíkové doštičky. Pokovovacie kúpele závisia od kovu, ktorý sa má pokovovať:

Síran meďnatý s kyselinou sírovou Tento kúpeľ sa používa na pokovovanie damascénom medi. Funguje medzi 20-40 stupňov. Kúpeľ je dosť korozívny a pridanie aj malého množstva železa alebo chrómu môže dramaticky zmeniť rýchlosť usadzovania, čo vedie k chybám a zníženiu produkcie.

Cín{0}}strieborné pokovovanie Základným elektrolytom je kyselina metánsulfónová. Roztoky na pokovovanie meďou sú dosť korozívne pre kovy a vyžadujú vybavenie, ktoré je odolné voči týmto podmienkam a nekontaminuje roztok. Riešenia pocínovania-striebrenia sú podobné.

Pokovovanie zlatom: Roztoky kyanidu zlata alebo siričitanu zlata sa používajú na pokovovanie zlatých spojov na polovodičových zariadeniach. Tieto riešenia sú rovnako agresívne a môžu viesť k vážnej korózii nechránených kovových zariadení.

Pri týchto postupoch by výmenníky tepla mali nielen udržiavať stabilnú teplotu, ale tiež by nemali zavádzať kovové ióny do pokovovacích roztokov. Akákoľvek korózia ktorejkoľvek časti systému výmenníka tepla môže viesť k nežiaducej kontaminácii, a tým ohroziť celý proces galvanizácie a prípadne poškodiť hotové výrobky.

Ako PTFE výmenníky tepla riešia problémy s koróziou
Výmenníky tepla PTFE sú dôležitým riešením problémov s koróziou v aplikáciách pokovovania polovodičov. PTFE (polytetrafluóretylén) je vysoko odolný fluórpolymér, ktorý je kompatibilný s agresívnymi chemickými látkami používanými pri pokovovaní polovodičových doštičiek, ako sú roztoky síranu meďnatého, cín{1}}striebra a kyanidu/siričitanu zlata.

Dizajn PTFE výmenníkov
Ponorné cievky alebo konštrukcie plášťa-a{1}}rúr: PTFE výmenníky tepla sa zvyčajne ponúkajú v dvoch formách, ponorné špirály, ktoré sú priamo ponorené do pokovovacieho kúpeľa, a konfigurácie plášťa-a{3}}rúr, ktoré prechádzajú pokovovacím roztokom okolo rúrok výmenníka tepla. Obidve konštrukcie sú vhodné na zvládnutie tepelnej záťaže v systéme a na zabránenie akémukoľvek vylúhovaniu kovových iónov do roztoku.

Zero Metal Leaching: PTFE tepelné výmenníky sú veľmi prospešné vďaka nulovému vylúhovaniu kovových iónov. Na rozdiel od kovových výmenníkov tepla, ako je nehrdzavejúca oceľ, PTFE neuvoľňuje do roztoku žiadne ióny železa, chrómu alebo niklu. To je dôležité pre kvalitu roztoku na pokovovanie a na zabezpečenie toho, aby proces elektrolytického pokovovania bol konštantný a bez chýb, ako sú nerovnomerné miery usadenín alebo slabá priľnavosť.

Odolnosť voči chemikáliám a trvanlivosť
Odolnosť voči agresívnym riešeniam Výmenníky tepla z PTFE sú úplne odolné voči agresívnym kyselinám a organickým zlúčeninám bežným v kúpeľoch na pokovovanie polovodičov. Môžu pracovať pri teplotách až 110 stupňov, a preto sú vhodné pre roztoky síranu meďnatého/kyseliny sírovej, cín-striebra s kyselinou metánsulfónovou a kyanidu zlata/siričitanu. Aj keď je PTFE vystavený dlhšiemu vystaveniu týmto drsným chemikáliám, zostáva štrukturálne nedotknutý a nevykazuje žiadnu degradáciu alebo vylúhovanie nebezpečných znečisťujúcich látok.

Dlhodobý-výkon: PTFE je dobre-známy svojou chemickou inertnosťou a-nelepivými vlastnosťami, čo zaisťuje, že výmenníky tepla budú spoľahlivo fungovať po dlhú dobu aj v tých najnáročnejších nastaveniach pokovovania.

Bežná tabuľka kompatibility chemického pokovovania polovodičov
Kompatibilita PTFE chémie pokovovania Kompatibilita nehrdzavejúcej ocele Kompatibilita s PFA
Síran meďnatý/kyselina sírová Vynikajúci Vynikajúci Slabý Cín-Striebro (kyselina metánsulfónová) Vynikajúci Vynikajúci Stredný
Siričitan/zlatý kyanid Dobrý Výborný Slabý
Poznámka: PFA (Perfluoroalkoxy) je tiež dobrou alternatívou pre niektoré aplikácie vyžadujúce lepšiu teplotnú stabilitu (napr. pozlátenie).

Zhrnutie
Výmenníky tepla PTFE sú rozhodujúce pri pokovovaní polovodičov, aby sa zabezpečila čistota a účinnosť pokovovacích riešení. PTFE, ktorý odoláva korózii, vylúhovaniu kovových iónov a udržiava presnú rovnováhu chémie pokovovania, zaručuje životnosť zariadenia a výťažnosť plátkov.

Kompatibilita s agresívnymi chemikáliami na pokovovanie je základnou potrebou materiálov používaných v továrňach na výrobu-waferov a pri výrobe polovodičov. Preto sú fluórpolymérové ​​výmenníky, ako je PTFE a PFA, kritickými komponentmi pre bezpečné, spoľahlivé a úspešné postupy pokovovania. Náklady na poruchu výmenníka tepla v továrni sú oveľa vyššie ako náklady na výber správneho materiálu. To poukazuje na potrebu zvoliť si PTFE pre dôležité aplikácie pri pokovovaní polovodičov.