Разложение соединений из-за твердых частиц кремнезема и фторид-силикатных реакций
Травление стекла печатной платы, обработка кремниевых пластин и обработка керамической поверхности в резервуарах для обработки поверхности приводят к образованию массивного мелкодисперсного взвешенного порошка кремнезема, смешанного с фторид-содержащим травильным раствором. Зерна твердого кремнезема непрерывно циркулируют по поверхностям погружного нагревателя из ПТФЭ под потоком насоса, вызывая постоянное механическое истирание. Между тем, кремнезем реагирует со свободными ионами фтора с образованием коррозионно-активных силикатных комплексов, которые плотно прилипают к стенкам трубок после испарения жидкости. Наложенные повреждения от абразивного трения и химического травления силикатов намного опережают однофакторное -старение, что приводит к быстрому матовому мелению поверхности и истончению стенок по окружности. Лабораторные сравнительные данные по старению показывают, что нагреватели, работающие с непрерывной фильтрацией диоксида кремния, сохраняют стабильный срок службы 18–24 месяца, в то время как в устройствах, подвергающихся воздействию нефильтрованной суспензии диоксида кремния, в течение 10 месяцев развиваются обширные комплексные повреждения. В этой статье анализируются механизмы деградации,-вызванные двойным диоксидом кремния, объясняется основной инженерный компромисс-между циклом обслуживания фильтра и долгосрочной-надежностью нагревателя, а также приводятся стандарты соответствия нагревателей, устойчивых к диоксиду кремния-.
Основной инженерный компромисс-между обслуживанием фильтрации и эффективностью производства
Установка высокоточных-много-кремнеземных фильтров и ежедневная очистка осадка полностью улавливают взвешенный кремнеземный порошок и блокируют двойное истирание-травлением, однако частая замена фильтров и очистка резервуаров от осадка требуют трудозатрат и приостанавливают производство. Увеличение интервалов обслуживания фильтров снижает нагрузку на ежедневное техническое обслуживание, но нефильтрованный диоксид кремния накапливается в ванне и постоянно изнашивает и химически разрушает рубашки из ПТФЭ в течение длительных смен. Стандартный погружной нагреватель из гладкого формованного ПТФЭ обеспечивает общую стойкость к разбавленному раствору фторида без компактных противо-абразивных поперечно-сшитых модификаций. Частицы твердого кремнезема легко царапают мягкие поверхности фторполимера, а остатки силиката проникают в царапины, увеличивая скорость химического травления.
Таблица риска разложения двойной концентрации взвешенного кремнезема и погружного нагревателя из ПТФЭ
| Ежедневная плотность кремнеземной суспензии | Продолжительность непрерывного контакта с кремнеземом | Комбинированное истирание-Скорость накопления травления | Средний стабильный срок службы | Рекомендуемая конструкция кремнеземного-стойкого нагревателя |
|---|---|---|---|---|
| Оснащен прецизионным фильтром с низким содержанием кремнезема 1 мкм. | Менее или равно 3 часам ежедневной циркуляции частиц | Медленные слабые линейные царапины и легкое обесцвечивание поверхности. | 17–23 месяца | Стандартный погружной нагреватель из полированного формованного ПТФЭ. |
| Средний кремнезем, только грубая сетчатая фильтрация | 3–7 часов непрерывной промывки потоком кремнезема | Умеренное расширение царапин и расширение силикатных микро-ямок на линии жидкости. | 11–15 месяцев | Погружной нагреватель из ПТФЭ с уплотненной поверхностью средней толщины-стенок, устойчивый к фториду-кремнезему |
| Высоконасыщенный кремнезем, без специальной фильтрации | Более 7 часов круглосуточной--циркуляции кремнезема | Быстрые глубокие абразивные канавки и утончение силикатного охрупчивания всей трубы | 4–9 месяцев | Бесшовный толстостенный-погружной нагреватель из формованного из-кремнезема ПТФЭ с высоким поперечным-сшиванием |
Двойное истирание кремнезема-Механизм разрушения при химическом травлении
Порошок кремнезема обладает высокой твердостью по шкале Мооса. Циркулирующая жидкость заставляет бесчисленные острые зерна кремнезема сталкиваться и тереться о поверхности трубок из ПТФЭ, образуя плотные линейные царапающие канавки и разрушая первоначальный гладкий компактный барьер из фторполимера. Эти царапины создают каналы проникновения для продуктов реакции фторида-силиката. В нагретых ваннах фторидного травления кремнезем реагирует со свободными ионами фторида с образованием высококоррозионных фторсиликатных комплексов. После испарения жидкости на поверхности нагревателя во время работы концентрированные пленки остатков силиката остаются внутри царапин из кремнезема. При постоянной высокой температуре силикатные соединения непрерывно атакуют молекулярные цепи углерода-фтора, вытравливая микро-ямки вдоль каждой канавки истирания. Повторяющиеся циклы нагрева-охлаждения увеличивают дефекты соединения, образовавшиеся в результате истирания и травления. Коррозионная фторсиликатная жидкость проникает глубоко в царапины-ямки композитного материала и проникает в зазоры между внешней оболочкой из ПТФЭ и внутренней изоляцией. Остатки проводящих силикат-ионов откладываются внутри слоев волоконной изоляции, образуя постоянные каналы утечки, которые постепенно снижают общее сопротивление изоляции с каждой сменой. Повреждения распределяются равномерно по полностью погруженным секциям трубы с концентрированными полосами разрушения на границах жидкого-воздуха, где кремнеземный шлам накапливается наиболее интенсивно.
Производственные опасности, вызванные разложением соединений кремнезема
Наложенные царапины и силикатные изъязвления постепенно снижают сопротивление изоляции, вызывая частое отключение питания защиты от утечек-и прерывая непрерывные графики пакетной обработки полупроводников и печатных плат. Кремнеземный шлам, захваченный внутри абразивных канавок, образует толстые тепло-изоляционные слои загрязнения, создавая фиксированные горячие точки, которые ускоряют расход добавок для ванн и увеличивают ежемесячные затраты на пополнение химикатов. Прогрессирующее утончение стенки с двойным повреждением в конечном итоге приводит к образованию сквозных отверстий в трубах, что обеспечивает прямой контакт между нагревательными проводами и фторидной-силикатной коррозионной жидкостью и вызывает внезапное короткое-выход из строя нагревателя. Отделившиеся хрупкие фрагменты ПТФЭ, смешанные с порошком диоксида кремния, загрязняют прецизионные кремниевые пластины и печатные платы, создавая неравномерную глубину травления и дефекты поверхностных частиц, что резко увеличивает процент брака продукции.
Решения по градуированному согласованию и оптимизации кремнеземной фильтрации
В резервуарах для травления-силикатного стекла с прецизионной тонкой фильтрацией можно использовать стандартный погружной нагреватель из полированного формованного ПТФЭ; еженедельно очищайте осадок кремнеземного ила на дне резервуара, чтобы снизить концентрацию циркулирующих частиц. Линии травления печатных плат среднего-объема с грубой одноступенчатой фильтрацией с уплотненной поверхностью и погружным нагревателем из ПТФЭ со средней толщиной-стенок, устойчивым к фториду-кремнезему. Плотная уплотненная структура поверхности ослабляет трение при резке диоксида кремния и замедляет проникновение остатков фторосиликата в поверхностные дефекты.. 24-Часы непрерывного травления кремниевых пластин с высоконасыщенной суспензией кремнезема должны быть оборудованы погружным погружным нагревателем из формованного ПТФЭ из формованного ПТФЭ из -с высокой-толстой-стенкой с защитой от-кремнезема. Плотный сшитый молекулярный барьер одновременно противостоит истиранию твердого кремнезема и длительному-каталитическому травлению фторсиликата. Правила эксплуатации вспомогательного устройства контроля кремнезема: перед циркуляционными насосами установить двухступенчатые отстойники для улавливания крупных агломератов кремнезема вверх по течению; внедрить щадящую циркуляцию с низким-потоком, чтобы уменьшить силу воздействия частиц кремнезема на поверхности нагревателя; Регулярно проводите промывку горячей разбавленной кислотой для растворения накопившихся остатков фторосиликата на стенках труб.
Заключение
Преждевременное -преждевременное старение соединения погружного нагревателя из ПТФЭ в ваннах для травления-фторида кремнезема происходит из-за наложения механического истирания твердыми взвешенными частицами кремнезема и каталитического химического травления фторсиликатными комплексами, а не из-за одиночной однородной кислотно-{2}}основной коррозии в ванне. Обычный тонкий гладкий нес-сшитый-ПТФЭ не имеет компактной противо-абразивной обработки поверхности и армирования, стабилизированного фторидом-кремнеземом с поперечными-сшивками, чтобы выдерживать длительные-циклы двойного повреждения диоксидом кремния. Применение многоступенчатой тонкой фильтрации и регулярных протоколов удаления кремнеземного осадка в сочетании с уплотненными или-толстостенными-формованными конструкциями нагревателей с защитой от-кремнезема, подобранными по плотности взвешенного кремнезема, может эффективно сдерживать образование линейных царапин и распространение силикатных микро-ямок. Параметры индивидуальной обработки уплотнения поверхности и толщины стенок усиленных труб могут быть разработаны на основе ежедневного объема циркуляции кремнезема для поддержания неизменной плавности нагрева в резервуарах для прецизионного травления с высоким содержанием кремнезема.
