Текст ФХОТЭС часть 1-1 для 2015 (1245609), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Состав окисных пленок неоднороден по сечению. Обычно ближе к границе металл-окисел расположены низшие окислы, а на границе окисел-внешняя среда — высшие окислы.

Для травления окислов черных металлов применяют растворы соляной и серной кислоты концентрации 100 - 200 г/л. В раствор вводят ингибиторы кислотной коррозии для уменьшения подтрава и выделения водорода.

Более дорогостоящим, но эффективным травителем является ортофосфорная кислота H₃PO₄. Она снижает растравливание основного металла, не требует ингибиторов и создает на поверхности металла пассивный слой, служащий грунтом под окраску, улучшает сцепление с покрытием (кроме гальванических).

Для травления отливок из чугуна используют смесь плавиковой (15 г/л) и соляной (30 г/л) кислот, вводят ингибиторы.

Тонкостенные детали травят в растворе (в объемных долях): HCl 20-50, HNO₃ 5-10, ингибитор 0,5, остальное – вода. Температура процесса 60-70^оС, длительность 10-20 мин.

Высокохромистые стали (15-30% хрома), содержащие молибден, медь, никель, марганец, травят в растворе 16-30% азотной кислоты и 1-3% фтористоводородной кислоты.

Окислы на деталях их меди и ее сплавов (декапирование фольги в производстве печатных плат) широко применяют H₂SO₄, которая практически не действует на основной металл и быстро растворяет окалину. Для декапирования чаще применяют 30% раствор соляной кислоты.

Детали из медных сплавов, особенно латуни, травят сначала в концентрированной азотной кислоте или смеси азотной и серной кислот для удаления основного окисла, а затем в смеси кислот с добавкой 1% соляной кислоты для получения светлой блестящей поверхности.

Окислы с алюминиевых, цинковых, оловянных и свинцовых сплавов можно удалять травлением деталей в расплаве гидрида натрия NaH в едком натре NaOH. Гидрид натрия хорошо восстанавливает окислы ряда металлов. Температура расплава 370 ^оС, концентрация гидрида 1,5-2%.

Травление окислов алюминия и его сплавов осуществляют в щелочном растворе NaOH (50-60 г/л) при температуре 50-60^о С в течение 0,5-1,5 мин.

Окислы магнитных сплавов травят в 85% растворе ортофосфорной кислоты или в смеси HNO₃ + Cr₂O₃ + HF.

Окислы на сплавах магния травят в хромовой кислоте, которая растворяет MgO и не реагирует с магнием.

Для предотвращения окисления поверхностей деталей часто после очистки, особенно кислотного травления, осуществляют пассивацию поверхностей обработкой в растворах ингибиторов коррозии. В результате такой обработкт на поверхности металлов образуется тонкая пассивная пленка, способная защищать металл от коррозии в течение времени межоперационного хранения.

1.6. Контроль качества жидкостной обработки

Основная задача – проконтролировать ка­чество очистки поверхности каждой партии обработанных деталей, например, пластин кремния, печатных плат и т.п. С этой задачей связан ряд смежных проблем.

Контроль чистоты сред.

В процессе очистки контролируют чистоту технологических сред, атмосферы, воды, растворителей, реагентов.

Запыленность воздуха и сжатого азота для обдувки изме­ряют следующими методами: седиментационным (определение числа пылинок, оседающих на 1 см² площади чистой полирован­ной поверхности кремниевой пластины или предметного стекла), фильтрационным (определение числа пылинок на поверхности фильтра, через который пропускают необходимый объем воз­духа или азота), оптическим (определение числа электрических импульсов, полученных в результате преобразования световых сигналов, рассеянных пылинками).

Уровень загрязнения сжатого азота парами воды определяют по "точке росы" - температуре, при которой осаждается иней на никелированное зеркало, расположенное в потоке исследуемого газа. Допускаемая "точка росы" (-65 °С) соответствует содержанию паров воды ~0,01 г/см³. При более высоком уров­не паров на поверхности пластины, обдуваемой сжатым возду­хом, могут оставаться пятна и разводы.

Чистоту деионизованной воды, как уже отмечалось, прове­ряют по ее удельному сопротивлению, а наличие пылинок - лазерным анализатором частиц.

Состав жидких реактивов и растворителей гарантируется заводом-поставщиком, но периоди­чески проверяется на соответствие требованиям технических условий.

При составлении отмывочных смесей и травителей обычно контролируют:

водородный показатель – рН-методом;

наличие пылинок – лазерным анализатором части;

химический состав смесей (при пло­хом качестве отмывки или травления).

Для промышленного контроля чистоты поверхности отмы­тых пластин используют прямые и косвенные методы.

Прямые методы позволяют определить загрязнения непосредственно на поверхности пластин:

— обследование поверх­ности под "косым" пучком осветителя и в темном поле микроско­па

— методы, основанные на смачиваемости

— трибометрический

Микроскопические методы основаны на наблюдении поверхности в светлом или темном поле оптического микроскопа, а также с помощью электронного микроскопа. При наблюдении в темном поле используется косое освещение, исключающее попадание в объектив зеркально отраженных от поверхности лучей. В этом случае выявляются остатки органических растворителей, которые образуют характерные узоры.

При обследовании поверхности пластин под пучком освети­теля или в темном поле микроскопа лучи света, падающие под углом к поверхности, рассеиваются инородными частицами и делают их различимыми в виде светящихся точек, число которых контролируют обычно на всей поверхности пластины или на еди­нице площади (1 см²). Их плотность не должна превышать 10 см ^-2. Наблюдения ведут при увеличении в 5÷400 раз.

Чистоту поверхности пластин по смачиваемости проверяют методами окунания в чистую воду, распыления воды, запотева­ния, конденсации и измерения угла смачивания.

При окунании в чистую воду очищенная поверхность плас­тин, свободная от жировых загрязнений, вследствие адгезии способна удерживать сплошную пленку воды. Жировые загряз­нения делают поверхность пластин гидрофобной и нарушают целостность пленки, что обычно наблюдают визуально после стекания воды с поверхности извлеченной пластины.

Аналогичное явление происходит при распылении чистой воды на сухую поверхность очищенной пластины. Чистую по­верхность вода сразу же покрывает сплошным слоем, а на гряз­ной удерживается в виде отдельных пятен. Такой метод распы­ления в несколько раз чувствительнее метода окунания, так как позволяет обнаружить загрязнения малых размеров.

Метод запотевания основан на визуальном наблюдении по­верхности пластины после обдува увлажненным воздухом. Влага, конденсируемая па поверхности, образует "фигуры запотева­ния". При наличии загрязнений поверхность покрыта мелкими каплями воды ("серая фигура запотевания"), при хорошем качестве ее отмывки - сплошной пленкой воды ("черная фи­гура запотевания").

Метод конденсации основан на аналогичном наблюдении поверхности, но при этом пластину охлаждают жидким азотом до температуры ниже точки росы. Смачивание поверхности конденсатом наблюдается после таяния инея.

Угол смачивания очищенной поверхности каплей воды определяют теневым методом на установке УКУС-1, на экране которой проецируется изображение капли и поверхности. На гидрофильной поверхности капля растекается, и угол смачива­ния не превышает 1-3°, на гидрофобной - остается в виде шарика, причем угол смачивания близок к 90°. При промежу­точном состоянии поверхности капля растекается частично.

краевой

угол

Рис. 1.19. Измерение краевого угла смачивания

Методы, основанные на изменении смачиваемости, просты, наглядны, но недостаточно чувствительны.

Трибометрический метод основан на измерении усилия, необходимого для перемещения металлической иглы специаль­ной установки по поверхности пластины. Органические загряз­нения уменьшают силу трения при перемещении, на чистой поверхности коэффициент трения значительно выше. Контроль пластин таким методом выполняется только на образцах-спут­никах, так как на рабочих пластинах могут остаться царапины от иглы.

Для визуализации загрязнений используют явление флуоресценции некоторых веществ под действием ультрафиолетового облучения. Такими веществами являются масла, ПАВ. Для обнаружения других загрязнений в состав технологических сред вводят люминесцентные добавки (измерительный веполь).

В научных исследованиях процессов очистки применяют метод радиоактивных изотопов, обладающий наибольшей чувствительностью. Эти изотопы искусственно вводят в состав загрязнений. После очистки поверхность контролируется с помощью счетчика Гейгера (задача на обнаружение и измерительный веполь).

Косвенные методы основаны на удалении с по­верхности загрязнений растворителями или стравливании их вместе с тонким поверхностным слоем. Измеряют удельное со­противление раствора или травителя до и после погружения в него контролируемой пластины либо проводят спектральный анализ сухого остатка после их выпаривания.

Обнаружить остатки продуктов коррозии можно измерением контактного электрического сопротивления. Для очищенной поверхности оно может составить 140^.10^-4 Ом, в то время, как коррозионная пленка повышает переходное сопротивление до 2000 Ом.

Свидетельством качества очистки могут служить эксплуатационные характеристики готовых изделий. Например, наличие загрязнений на поверхности полупроводниковых приборов может понизить пробивное напряжение p-n переходов, создать обедненные или инверсионные каналы.

При некачественной очистке поверхностей под пайку снижается усилие разрыва паяных соединений и увеличивается переходное сопротивление “контактная площадка-проводник”.

28

Характеристики

Список файлов учебной работы