Мистерията на тъмния депозит
Линията за позлатяване на полупроводници произвежда ярки, жълти{0}}златни отлагания върху издатините на пластините и контактите на съединителите. Контролът на качеството открива случайни части с тъмни, кафеникави-златни отлагания. Дефектът се появява на случаен принцип-като засяга може би 2-5% от продукцията – и се проследява до конкретни позиции в резервоара за покритие. Засегнатите части са близо до потопяемия нагревател.
Тъмният цвят се дължи на ко-отложени метални примеси-желязо, никел, хром-разтворени от нагревателя от неръждаема стомана. Позлатените вани работят при 40-65 градуса с леко киселинно до неутрално pH. Нагревателят при температура на стената 80-100 градуса корозира бавно. Разтворените метални йони влизат във ваната и се отлагат заедно със златото. При ниски концентрации от 5-10 ppm, желязото и никелът предизвикват видимо потъмняване на златния депозит. За полупроводникови приложения, където чистотата на златото влияе върху здравината на свързване на проводника и способността за запояване, това замърсяване е неприемливо.
PTFE топлообменник не отделя метални йони. Чистотата на златния депозит се поддържа. Дефектът на тъмното отлагане се елиминира.
Механизмът на ко-отлагане
Златото се електроотлага при висока катодна ефективност-обикновено 90-99%. Това означава, че почти целият ток, преминаващ през катода, редуцира златните йони до златен метал. Металните примеси във ваната-желязо, никел, хром-също се редуцират и се отлагат съвместно със златото. Те са включени в златната решетка като заместващи или интерстициални атоми или образуват отделни интерметални фази по границите на зърната.
Дори при ниски концентрации, тези примеси влияят на свойствата на златния депозит. Желязото потъмнява цвета. Никелът намалява пластичността и силата на свързване на жицата. Хромът повишава устойчивостта на контакт. Полупроводниковата индустрия определя чистота на златото от 99,9% или по-висока, с отделни концентрации на примеси под 10 ppm.
Непрекъснатата корозия на метален нагревател доставя постоянен поток от примеси към ваната. Концентрацията на примеси се натрупва с течение на времето, което изисква често пречистване на ваната-фиктивно покритие при ниска плътност на тока за отстраняване на примесите-или частична подмяна на ваната.
| Параметър на златната баня | Нагревател от неръждаема стомана | Титанов нагревател | PTFE топлообменник |
|---|---|---|---|
| Скорост на корозия на нагревателя в златна баня (μm/година) | 2-5 | 1-3 | 0 |
| Освобождаване на желязо във ваната (mg/ден) | 10-30 | 0 | 0 |
| Освобождаване на никел/хром (mg/ден) | 5-15 | 0 | 0 |
| Освобождаване на титан (mg/ден) | 0 | 5-20 | 0 |
| Скорост на натрупване на примеси във ваната | високо | Умерен | Няма (от нагревателя) |
| Фиктивна честота на покритие | Месечно | Тримесечно | Годишно (само-влачане) |
| Процент на дефекти в тъмните депозити (%) | 2-5 | 1-3 | < 0.1 |
Решението за чистота на PTFE
PTFE не съдържа метали. Полимерната верига е изцяло въглеродна и флуорна. Няма метални елементи, които да се разтворят в златната баня. Чистотата на златния депозит е ограничена само от примеси от анодите, детайлите и източниците-на химикали, които могат да се управляват чрез спецификации на материалите и контрол на процеса. Нагревателят се премахва от уравнението на примесите.
Елиминирането на непрекъснатия източник на примеси удължава интервала между циклите на пречистване на ваната. Честотата на фиктивното покритие е намалена. Животът на ваната е удължен. Химичните разходи за попълване на злато-за замяна на златото, изгубено по време на фиктивно покритие и подмяна на ваната-се намаляват.
Ползата от съгласуваността на процеса
Елиминирането на променливия вход на примеси от нагревателя стабилизира химията на ваната. Концентрацията на примеси е ниска и стабилна, не нараства и спада със скоростта на корозия на нагревателя и цикъла на подмяна. Качеството на златния депозит е постоянно от партида на партида, месец за месец. За производителите на полупроводници, квалифициращи своите процеси на покритие към строги стандарти за надеждност, тази последователност е от съществено значение.
Резюме
Тъмните отлагания във ваните за позлатяване са причинени от ко-отлагане на метални примеси, разтворени от корозиращи нагреватели. PTFE топлообменниците не съдържат метали и не отделят примеси, елиминирайки този източник на дефект. Чистотата на златния депозит се поддържа. Честотата на пречистване на банята е намалена. Подобрява се последователността на процеса. За приложения с високо{6}}златно покритие PTFE е необходимият нагревателен материал.
Инженерна поддръжка за спецификации на PTFE топлообменник в покритие от благородни метали е налична при подаване на спецификации за химическия състав на банята, работна температура, текущи нива на примеси и спецификации за чистота на продукта.
