Jaké jsou problémy s korozí v polovodičových výměnících tepla a jak je řeší PTFE?

Vysoce korozivní elektrolyty při vysoké teplotě se používají při pokovování polovodičových plátků-měděným damascénem, ​​cínovým-stříbrným narážením nebo zlatými spoji. Koroze výměníku tepla je nebezpečná nejen pro zařízení, ale také vnáší kovové ionty, které by mohly zkazit výtěžek plátků. Tepelné výměníky odolné proti korozi-jsou pro pokovovací systémy nezbytné pro zachování čistoty a výkonu polovodičů.

Korozivní povaha pokovovacích lázní pro polovodiče
Agresivní elektrolyty se běžně používají v technikách pokovování polovodičů k ukládání kovových vrstev na křemíkové destičky. Pokovovací lázně jsou závislé na kovu, který má být pokovován:

Síran měďnatý s kyselinou sírovou Tato lázeň se používá pro měď damascénské pokovování. Funguje mezi 20-40 stupni. Lázeň je značně korozivní a přidání i malého množství železa nebo chrómu může dramaticky změnit rychlost ukládání, což vede k defektům a snížení produkce.

Cín-stříbření Základním elektrolytem je kyselina methansulfonová. Roztoky pro pokovování mědí jsou značně korozivní pro kovy a vyžadují zařízení, které je odolné vůči těmto podmínkám a nekontaminuje roztok. Řešení cínování-stříbření jsou podobná.

Pokovování zlatem: K pokovování zlatých spojů na polovodičových součástkách se používají roztoky kyanidu zlata nebo siřičitanu zlata. Tato řešení jsou stejně agresivní a mohou vést k vážné korozi nechráněných kovových zařízení.

Při těchto postupech by výměníky tepla neměly pouze udržovat stabilní teplotu, ale také by neměly zavádět kovové ionty do pokovovacích roztoků. Jakákoli koroze jakékoli části systému výměníku tepla by mohla vést k nežádoucí kontaminaci, a tím ohrozit celý proces galvanického pokovování a případně zkazit hotové výrobky.

Jak PTFE tepelné výměníky řeší problémy s korozí
Tepelné výměníky PTFE jsou důležitým řešením problémů s korozí v aplikacích pokovování polovodičů. PTFE (polytetrafluorethylen) je vysoce odolný fluoropolymer, který je kompatibilní s agresivními chemickými látkami používanými při pokovování polovodičových destiček, jako jsou roztoky síranu měďnatého, cín{1}}stříbra a kyanidu/siřičitanu zlata.

Konstrukce PTFE výměníků
Ponorné cívky nebo pláště-a{1}}trubkové konstrukce: PTFE tepelné výměníky jsou obvykle nabízeny ve dvou formách, ponorné spirály, které jsou přímo ponořeny v pokovovací lázni, a konfigurace plášťových-a{3}}trubic, kterými prochází pokovovací roztok kolem trubek výměníku tepla. Obě provedení se dobře hodí pro manipulaci s tepelným zatížením v systému a pro zamezení vyluhování kovových iontů do roztoku.

Zero Metal Leaching: PTFE tepelné výměníky jsou velmi výhodné díky nulovému vyluhování kovových iontů. Na rozdíl od kovových výměníků tepla, jako je nerezová ocel, PTFE neuvolňuje do roztoku žádné ionty železa, chrómu nebo niklu. To je důležité pro kvalitu pokovovacího roztoku a pro zajištění, že proces elektrolytického pokovování je konstantní a bez závad, jako jsou nerovnoměrné usazeniny nebo špatná přilnavost.

Odolnost vůči chemikáliím a trvanlivost
Odolnost vůči agresivním řešením Tepelné výměníky z PTFE jsou zcela odolné vůči agresivním kyselinám a organickým sloučeninám běžným v lázních pro pokovování polovodičů. Mohou pracovat při teplotách až 110 stupňů, a proto jsou vhodné pro roztoky síranu měďnatého/kyseliny sírové, cín-stříbra s kyselinou methansulfonovou a kyanidu zlata/siřičitanu. I když je PTFE vystaven dlouhodobému vystavení těmto drsným chemikáliím, zůstává strukturálně neporušený a nevykazuje žádnou degradaci nebo vyluhování nebezpečných znečišťujících látek.

Dlouhodobý-výkon: PTFE je dobře-známý pro svou chemickou inertnost a-nepřilnavý povrch, což zajišťuje, že tepelné výměníky budou spolehlivě fungovat po dlouhou dobu i v těch nejnáročnějších nastaveních pokovování.

Common Semiconductor Plating Chemistry Compatibility Table
Kompatibilita PTFE chemie pokovování Kompatibilita nerezové oceli Kompatibilita PFA
Síran měďnatý/kyselina sírová Vynikající Vynikající Špatný Cín-Stříbro (kyselina metansulfonová) Vynikající Vynikající Střední
Siřičitan/zlatý kyanid Dobrý Výborný Špatný
Poznámka: PFA (Perfluoralkoxy) je také dobrou alternativou pro některé aplikace vyžadující lepší teplotní stabilitu (např. pozlacení).

Shrnutí
Tepelné výměníky PTFE jsou při pokovování polovodičů zásadní pro zajištění čistoty a účinnosti pokovovacích řešení. PTFE, který odolává korozi, vyluhování kovových iontů a udržuje přesnou rovnováhu chemie pokovování, zajišťuje dlouhou životnost zařízení a výtěžnost plátků.

Kompatibilita s agresivními pokovovacími chemikáliemi je základní potřebou materiálů používaných v továrnách na výrobu-waferů a výrobě polovodičů. Proto jsou fluoropolymerové výměníky, jako je PTFE a PFA, kritickými součástmi pro bezpečné, spolehlivé a úspěšné postupy pokovování. Náklady na poruchu výměníku tepla v továrně jsou mnohem vyšší než náklady na výběr správného materiálu. To ukazuje, že je potřeba zvolit PTFE pro důležité aplikace v polovodičovém pokovování.