Proč je CO₂ zaváděn během procesu krájení plátků?

Zavádění CO₂ do vody na kostičky běhemoplatkařezání je účinným procesním opatřením k potlačení nahromadění statického náboje a snížení rizika kontaminace, čímž se zvyšuje výnos kostek a dlouhodobá spolehlivost třísek.

1. Potlačení nahromadění statického náboje

Běhemoplatkové kostičky, vysokorychlostní rotující diamantový kotouč spolupracuje s vysokotlakými deionizovanými (DI) vodními paprsky při řezání, chlazení a čištění. Intenzivní tření mezi ostřím a plátkem vytváří velké množství statického náboje; současně deionizovaná voda prochází mírnou ionizací při vysokorychlostním rozprašování a nárazu, čímž vzniká malý počet iontů. Protože samotný křemík má tendenci akumulovat náboj, pokud se tento náboj včas nevybije, může napětí vzrůst na 500 V nebo více a spustit elektrostatický výboj (ESD).

ESD může nejen narušit kovová propojení nebo poškodit dielektrika mezivrstvy, ale také způsobit, že křemíkový prach přilne k povrchu plátku elektrostatickým přitahováním, což vede k defektům částic. V závažnějších případech může způsobit problémy s lepicí podložkou, jako je špatné spojení drátu nebo odlepování vazby.

Když se oxid uhličitý (CO₂) rozpouští ve vodě, vytváří kyselinu uhličitou (H₂CO₃), která se dále disociuje na vodíkové ionty (H⁺) a hydrogenuhličitanové ionty (HCO₃⁻). To výrazně zvyšuje vodivost vody na kostky a snižuje její odpor. Vyšší vodivost umožňuje, aby byl statický náboj rychle odveden proudem vody do země, což znesnadňuje akumulaci náboje na plátku nebo povrchu zařízení.

Kromě toho je CO₂ slabě elektronegativní plyn. Ve vysokoenergetickém prostředí může být ionizován za vzniku nabitých částic, jako je CO₂⁺ a O⁻. Tyto ionty mohou neutralizovat náboj na povrchu plátku a na částicích nesených vzduchem, což dále snižuje riziko elektrostatické přitažlivosti a ESD událostí.

2. Snížení kontaminace a ochrana povrchu plátku

Při řezání plátků vzniká velké množství křemíkového prachu. Tyto jemné částice se snadno nabijí a ulpívají na plátku nebo povrchu zařízení, což způsobuje kontaminaci částicemi. Pokud je chladicí voda mírně alkalická, může také podporovat kovové ionty (jako je Fe, Ni a Cr uvolněné z nerezových filtrů nebo potrubí) za vzniku sraženin hydroxidu kovu. Tyto precipitáty se mohou usazovat na povrchu plátku nebo v kostkách, což nepříznivě ovlivňuje kvalitu třísek.

Po zavedení CO₂ na jedné straně neutralizace náboje oslabuje elektrostatickou přitažlivost mezi prachem a povrchem plátku; na druhé straně tok plynu CO₂ pomáhá rozptýlit částice pryč z oblasti krájení, čímž se snižuje jejich šance na opětovné usazování v kritických oblastech.

Slabě kyselé prostředí tvořené rozpuštěným CO₂ také potlačuje přeměnu kovových iontů na hydroxidové sraženiny, udržuje kovy v rozpuštěném stavu, takže jsou snáze unášeny proudem vody, což snižuje zbytky na destičce a zařízení.

Zároveň je CO₂ inertní. Vytvořením určité ochranné atmosféry v oblasti krájení kostek může snížit přímý kontakt mezi křemíkovým prachem a kyslíkem, čímž se sníží riziko oxidace prachu, aglomerace a následné adheze k povrchům. To pomáhá udržovat čistší řezné prostředí a stabilnější procesní podmínky.

Zavádění CO₂ do vody při řezání plátků nejen účinně kontroluje riziko statické elektřiny a elektrostatického výboje, ale také významně snižuje kontaminaci prachem a kovy, což z něj činí důležitý prostředek ke zlepšení výtěžnosti kostek a spolehlivosti třísek.