Kodėl vaflių pjaustymo kubeliais metu įvedamas CO₂?

CO₂ įvedimas į kubeliais pjaustytą vandenįvaflįpjovimas yra efektyvi proceso priemonė, skirta slopinti statinio krūvio susidarymą ir sumažinti užteršimo riziką, taip pagerinant pjaustymo kubeliais išeigą ir ilgalaikį drožlių patikimumą.

1. Statinio krūvio kaupimosi slopinimas

Pervaflių pjaustymas, dideliu greičiu besisukantis deimantinis diskas veikia kartu su aukšto slėgio dejonizuoto (DI) vandens čiurkšlėmis ir atlieka pjovimą, aušinimą ir valymą. Intensyvi trintis tarp ašmenų ir plokštelės sukuria didelį statinio krūvio kiekį; tuo pačiu metu DI vanduo, esant didelio greičio purškimui ir smūgiui, šiek tiek jonizuojasi, todėl susidaro nedidelis jonų skaičius. Kadangi pats silicis yra linkęs kaupti krūvį, jei šis krūvis laiku neiškraunamas, įtampa gali pakilti iki 500 V ar daugiau ir sukelti elektrostatinę iškrovą (ESD).

ESD gali ne tik suardyti metalines jungtis arba sugadinti tarpsluoksnius dielektrikus, bet ir sukelti silicio dulkių prilipimą prie plokštelės paviršiaus dėl elektrostatinės traukos, dėl ko gali atsirasti dalelių defektų. Sunkesniais atvejais tai gali sukelti klijavimo trinkelių problemų, pvz., prastą vielos sukibimą arba jungties pakėlimą.

Kai anglies dioksidas (CO₂) ištirpsta vandenyje, susidaro anglies rūgštis (H₂CO₃), kuri toliau disocijuoja į vandenilio jonus (H⁺) ir bikarbonato jonus (HCO₃⁻). Tai žymiai padidina pjaustymo vandens laidumą ir sumažina jo varžą. Didesnis laidumas leidžia greitai nuvesti statinį krūvį vandens srautu į žemę, todėl krūviui sunku kauptis ant plokštelių ar įrangos paviršių.

Be to, CO₂ yra silpnai elektronegatyvios dujos. Didelės energijos aplinkoje jis gali būti jonizuotas, kad susidarytų įkrautos rūšys, tokios kaip CO₂⁺ ir O⁻. Šie jonai gali neutralizuoti plokštelės paviršiaus ir ore esančių dalelių krūvį, dar labiau sumažindami elektrostatinės traukos ir ESD įvykių riziką.

2. Užteršimo mažinimas ir plokštelės paviršiaus apsauga

Pjaustant plokšteles susidaro daug silicio dulkių. Šios smulkios dalelės lengvai įkraunamos ir prilimpa prie plokštelių ar įrangos paviršių, sukeldamos dalelių užteršimą. Jei aušinimo vanduo yra šiek tiek šarminis, jis taip pat gali paskatinti metalų jonus (pvz., Fe, Ni ir Cr, išsiskiriančius iš nerūdijančio plieno filtrų ar vamzdynų), kad susidarytų metalo hidroksido nuosėdos. Šios nuosėdos gali nusėsti ant plokštelės paviršiaus arba pjaustymo gatvėse, o tai neigiamai paveiktų drožlių kokybę.

Viena vertus, įvedus CO₂, krūvio neutralizavimas susilpnina elektrostatinį trauką tarp dulkių ir plokštelės paviršiaus; kita vertus, CO₂ dujų srautas padeda išsklaidyti daleles nuo pjaustymo zonos, sumažindamas jų pakartotinio nusodinimo tikimybę kritinėse vietose.

Silpnai rūgšti aplinka, kurią sudaro ištirpęs CO₂, taip pat slopina metalų jonų virsmą hidroksido nuosėdomis, todėl metalai yra ištirpę, todėl juos lengviau nuneša vandens srautas, o tai sumažina likučius ant plokštelės ir įrangos.

Tuo pačiu metu CO₂ yra inertiškas. Sudarydamas tam tikrą apsauginę atmosferą pjaustymo srityje, jis gali sumažinti tiesioginį kontaktą tarp silicio dulkių ir deguonies, sumažindamas dulkių oksidacijos, aglomeracijos ir vėlesnio sukibimo su paviršiais riziką. Tai padeda išlaikyti švaresnę pjovimo aplinką ir stabilesnes proceso sąlygas.

CO₂ įleidimas į kubeliais pjaustytą vandenį pjaustant plokšteles ne tik veiksmingai kontroliuoja statinį ir ESD pavojų, bet ir žymiai sumažina dulkių ir metalo užterštumą, todėl tai yra svarbi priemonė siekiant pagerinti pjaustymo kubeliais išeigą ir drožlių patikimumą.