Проблемът с абсорбирането на разтворителя
Съоръжение за полупроводници работи с PTFE нагревателни плочи в NMP (N-метил-2-пиролидон) баня с разтворител при 70 градуса. След 10-12 месеца разтворителят изтича по протежение на уплътнението на ръба на плочата и прониква между PTFE кожуха и нагревателния елемент. Разтворителят разтваря адхезивната връзка, причинявайки разслояване и евентуална повреда на плочата. Стандартните челни уплътнения са неадекватни за разтворители с ниско повърхностно напрежение, които могат да проникнат през микроскопични пролуки.
Капилярното изпичане е основен механизъм за повреда при работа с разтворители. Разтворителите с-повърхностно{2}}напрежение-като NMP, ацетон и органични препарати-пропълзяват в празнини, през които водата не може да проникне.
Капилярният отводняващ механизъм
Капилярното действие задвижва течността в тесни процепи. Капилярната сила е обратно пропорционална на ширината на междината и пропорционална на повърхностното напрежение. Разтворителите с ниско-повърхностно-напрежение имат високи капилярни сили-те проникват през празнини, в които водата не може да влезе. Геометрията на уплътнението определя дали празнината е достъпна. Стандартните челни уплътнения оставят път за движение на разтворителя по границата между PTFE кожуха и металния елемент.
| Тип уплътнение на ръба | Капилярна резистентност | Срок на експлоатация в НМП | Разходна премия |
|---|---|---|---|
| Челно уплътнение (стандартно) | ниско | 10-14 месеца | Базово ниво |
| Уплътнение за припокриване (10 mm) | Умерен | 18-24 месеца | +10-15% |
| Уплътнение за припокриване (20 mm) | добре | 28-36 месеца | +15-20% |
| Компресионно уплътнение | много добре | 36-48 месеца | +25-35% |
| Формовано уплътнение на ръба | Отлично | 48-60 месеца | +40-50% |
Защо разтворителите са различни
Водата има високо повърхностно напрежение (72 mN/m). Той се извива и не прониква през тесни процепи. Разтворители като NMP (41 mN/m), ацетон (23 mN/m) и препарати за отстраняване на фоторезисти (25-35 mN/m) имат много по-ниско повърхностно напрежение. Те лесно намокрят повърхностите и проникват в празнини, в които водата не може да влезе. Капилярното налягане е приблизително 2-3 пъти по-високо за NMP, отколкото за водата. Ето защо уплътнение, което работи перфектно във водни вани за покритие, се проваля при работа с разтворител.
Решението за запечатване на припокриване
Уплътнение с припокриване разширява едната PTFE повърхност над другата на ръба на плочата, създавайки лабиринтна пътека. Разтворителят трябва да се движи по дължината на припокриването, за да достигне вътрешната връзка. 20 мм припокриване изисква разтворителят да премине през 20 мм запечатан интерфейс-дължината на пътя значително увеличава съпротивлението на капилярно проникване. Съоръжение, което премина от челно уплътнение към 20 mm уплътнение на припокриване, удължи живота на плочата от 12 месеца на 30 месеца в услугата NMP.
Компресионно уплътнение за обслужване на разтворители
Компресионните уплътнения прилагат механична сила към уплътнението на ръба, затваряйки микроскопичната междина, която позволява капилярно изпичане. Компресията поддържа целостта на уплътнението чрез термичен цикъл. Компресионните уплътнения са по-скъпи, но осигуряват най-добрата защита при работа с разтворители с ниско-повърхностно-напрежение. При директно сравнение компресионните уплътнения в ацетоновата услуга не показаха капилиране след 3 години, докато припокриващите се уплътнения показаха незначително капилиране след 2 години.
Практическо приложение за вани с разтворители
За нови инсталации в разтворители с ниско-повърхностно-напрежение посочете компресионни уплътнения или формовани ръбови уплътнения. Допълнителните разходи са оправдани от удължения експлоатационен живот. Премията от 40-50% за компресирани или формовани уплътнения се възстановява чрез 2-3 пъти по-дълъг живот на пластината. За съществуващи плочи с челни уплътнения, които не успяват да попиват, замяната с уплътнения за припокриване е минималното надграждане. Разликата в цената между челно и припокриване е малка (10-15%), а подобрението на експлоатационния живот е значително (60-100%). Съоръжение, което превърна 24 плочи от челно уплътнение в уплътнение с припокриване в NMP вана, намали годишните разходи за подмяна на плочи от $48 000 на $20 000 - спестяване от $28 000 на година. Капиталовите разходи за надстройката бяха $7200 (допълнителни $300 на плоча за 24 плочи). Изплащането беше под 4 месеца. За критично обслужване с разтворители, където повредата не може да бъде толерирана, формованото уплътнение на ръба е единствената надеждна опция. Непрекъснатата структура от PTFE елиминира изцяло уплътнителната линия, премахвайки пътя за капилярно попиване. Съоръжения, които са стандартизирали формовани ръбови уплътнения за вани с разтворители, отчитат експлоатационен живот над 5 години с нулеви повреди, свързани с попиването. Урокът е ясен: стандартните челни уплътнения са неадекватни за работа с разтворители с ниско повърхностно напрежение. Простата геометрия е недостатъчна, за да устои на капилярно проникване. Надграждането на уплътнението не е опция - това е изискване за приемлив експлоатационен живот във ваните с разтворители. Допълнителните разходи са малки в сравнение с разходите за преждевременна повреда на плочата и непланиран престой.
