Jakie są wyzwania związane z korozją w wymiennikach ciepła z powłoką półprzewodnikową i jak PTFE je rozwiązuje?

Wysoce korozyjne elektrolity w wysokiej temperaturze są stosowane w powlekaniu płytek półprzewodnikowych-miedzią damasceńską, cynowaniem-srebrem lub połączeniami ze złota. Korozja wymiennika ciepła jest niebezpieczna nie tylko dla sprzętu, ale także powoduje wprowadzenie jonów metali, które mogą obniżyć wydajność płytek. Odporne na korozję wymienniki ciepła-są niezbędne w systemach powłokowych, aby zachować czystość i wydajność półprzewodników.

Korozyjny charakter kąpieli galwanicznych do półprzewodników
W technikach powlekania półprzewodników w celu osadzania warstw metali na płytkach krzemowych powszechnie stosuje się agresywne elektrolity. Kąpiele galwaniczne zależą od metalu, który ma być powlekany:

Siarczan miedzi z kwasem siarkowym Kąpiel ta stosowana jest do powlekania miedzią damasceńską. Działa w temperaturze 20-40 stopni. Kąpiel jest dość korozyjna i dodatek nawet niewielkich ilości żelaza lub chromu może radykalnie zmienić szybkość osadzania, prowadząc do wad i zmniejszenia produkcji.

Cynowanie-srebrem Elektrolitem bazowym jest kwas metanosulfonowy. Roztwory do powlekania miedzią są dość korozyjne dla metali i wymagają sprzętu odpornego na te warunki i niezanieczyszczającego roztworu. Rozwiązania związane z cynowaniem-srebrem są podobne.

Pozłacanie: Roztwory cyjanku złota lub siarczynu złota stosuje się do powlekania złotem połączeń w urządzeniach półprzewodnikowych. Rozwiązania te są równie agresywne i mogą prowadzić do poważnej korozji niezabezpieczonego sprzętu metalowego.

W tych procedurach wymienniki ciepła powinny nie tylko utrzymywać stabilną temperaturę, ale także nie powinny wprowadzać jonów metali do roztworów galwanicznych. Jakakolwiek korozja dowolnej części układu wymiennika ciepła może prowadzić do niepożądanych zanieczyszczeń, a tym samym zagrozić całemu procesowi galwanizacji i prawdopodobnie zepsuć gotowe produkty.

Jak wymienniki ciepła PTFE rozwiązują problemy korozji
Wymienniki ciepła PTFE są ważnym rozwiązaniem problemów związanych z korozją w zastosowaniach do powlekania półprzewodników. PTFE (politetrafluoroetylen) to wysoce odporny fluoropolimer, który jest zgodny z agresywnymi substancjami chemicznymi stosowanymi w powlekaniu płytek półprzewodnikowych, takimi jak roztwory siarczanu miedzi, srebra-cyny i cyjanku/siarczynu złota.

Projektowanie wymienników PTFE
Cewki zanurzeniowe lub konstrukcje płaszczowe-i-rurowe: wymienniki ciepła PTFE są zwykle oferowane w dwóch postaciach: cewki zanurzeniowe zanurzane bezpośrednio w kąpieli galwanicznej oraz konfiguracje płaszczowo--i-rurowe, które przepuszczają roztwór galwaniczny wokół rur wymiennika ciepła. Obie konstrukcje dobrze nadają się do obsługi obciążeń termicznych w systemie i pozwalają uniknąć wymywania jonów metali do roztworu.

Wymywanie zerowe metali: Wymienniki ciepła PTFE są bardzo korzystne ze względu na zerowe wymywanie jonów metali. W przeciwieństwie do metalowych wymienników ciepła, takich jak stal nierdzewna, PTFE nie uwalnia do roztworu jonów żelaza, chromu ani niklu. Jest to ważne dla jakości roztworu galwanicznego i zapewnienia, że ​​proces galwanizacji jest stały i wolny od usterek, takich jak nierównomierna ilość osadzania lub słaba przyczepność.

Odporność na chemikalia i trwałość
Odporność na agresywne roztwory Wymienniki ciepła PTFE są całkowicie odporne na działanie agresywnych kwasów i związków organicznych występujących powszechnie w kąpielach do galwanizacji półprzewodników. Mogą pracować w temperaturach do 110 stopni, dlatego nadają się do roztworów siarczanu miedzi/kwasu siarkowego, srebra cynowego z kwasem metanosulfonowym i roztworów cyjanku/siarczynu złota. Nawet poddawany długotrwałemu działaniu tak ostrych chemikaliów, PTFE pozostaje strukturalnie nienaruszony, nie wykazując degradacji ani wypłukiwania niebezpiecznych substancji zanieczyszczających.

Wydajność-w perspektywie długoterminowej: PTFE jest dobrze-znany ze swojej obojętności chemicznej i-właściwości zapobiegających przywieraniu, dzięki czemu wymienniki ciepła będą działać niezawodnie przez długi czas, nawet w najtrudniejszych warunkach powlekania.

Tabela zgodności chemicznej powszechnego powlekania półprzewodników
Zgodność z PTFE w chemii powlekania Zgodność ze stalą nierdzewną Zgodność z PFA
Siarczan miedzi/kwas siarkowy Doskonała Doskonała Słaba Cyna-Srebro (kwas metanosulfonowy) Doskonała Doskonała Średnia
Siarczyn/cyjanek złotaDobry Znakomity Słaby
Uwaga: PFA (perfluoroalkoksy) jest również dobrą alternatywą dla niektórych zastosowań wymagających lepszej stabilności temperaturowej (np. złocenie).

Streszczenie
Wymienniki ciepła PTFE odgrywają kluczową rolę w powlekaniu półprzewodników, aby zapewnić czystość i wydajność roztworów galwanicznych. Odporny na korozję, wymywanie jonów metali i utrzymujący precyzyjną równowagę chemiczną powłok, PTFE zapewnia trwałość sprzętu i wydajność płytek.

Zgodność z agresywnymi chemikaliami do galwanizacji jest podstawową potrzebą materiałów stosowanych w fabrykach opakowań-na poziomie płytek i w zakładach produkujących półprzewodniki. Dlatego wymienniki fluoropolimerowe, takie jak PTFE i PFA, są krytycznymi składnikami bezpiecznych, niezawodnych i skutecznych procedur galwanicznych. Koszt awarii wymiennika ciepła w fabryce jest znacznie większy niż koszt doboru odpowiedniego materiału. Pokazuje to potrzebę wyboru PTFE do ważnych zastosowań w powlekaniu półprzewodników.