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化學機械研磨廢水

發布時間: 2021-03-13 22:50:17

㈠ 研磨拋光液的分類


研磨液按其作用機理分:機械作用研磨液,化學機械作用研磨液。
機械作用的研磨液:以金剛石、B4C等為磨料,通過添加分散劑等方式分散到液體介質中,從而形成具有磨削作用的液體,稱為金剛石研磨液、碳化硼研磨液等。磨料在分散液中游離分布,利用磨料硬度比待磨工件硬度大的原理,實現工件的研磨、減薄。根據磨料的表面、顆粒大小及研磨液配置、研磨設備穩定性等情況,研磨完成後,工件表面容易留下或大或小的劃痕。所以,機械作用的研磨液一般用於粗磨,後續還需要精密研磨拋光。
化學機械作用研磨液:化學機械作用研磨液利用了磨損中的「軟磨硬」原理,即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的拋光表面,是機械削磨和化學腐蝕的組合技術,它藉助超微粒子的研磨作用和化學腐蝕作用在被研磨的介質表面形成光潔平坦表面。所以化學機械作用研磨液又稱為化學機械拋光液(Chemical Mechanical Polishing,簡稱CMP)。在一定壓力及拋光漿料存在下,被拋光工件相對於拋光墊作相對運動,藉助於納米粒子的研磨作用與氧化劑的腐蝕作用之間的有機結合,在被研磨的工件表面形成光潔表面。
化學機械拋光液(CMP)根據磨料不同的分類:
二氧化硅研磨液 ,氧化鈰研磨液,氧化鋁研磨液等。
金剛石研磨液根據磨料不同的分類:
金剛石研磨液是由金剛石磨料與分散液組成,根據金剛石微粉的類型分為單晶金剛石研磨液、多晶金剛石研磨液和爆轟納米金剛石研磨液三種。
金剛石研磨液的應用:
1、單晶金剛石研磨液
單晶金剛石研磨液具有良好的切削力,加工成本相對較低。廣泛適用於超硬材料、硬質合金等硬質材料的研磨拋光。既可以提高磨削速率,又可以將磨削過程中產生的大量熱量迅速排走,從而避免工件表面被燒傷。
2、多晶金剛石研磨液
多晶金剛石研磨液利用多晶金剛石良好的韌性,在研磨拋光過程中能夠保持高磨削力的同時不易產生劃傷,為後續精密拋光加工提供了良好的條件。廣泛用於光學晶體、陶瓷、超硬合金等各種硬質材料的研磨和拋光。
3、納米金剛石研磨液
納米金剛石研磨液是由爆轟金剛石微粉在水中均勻分散而成,具有良好的分散穩定性,廣泛適用於超精密拋光。光學玻璃和寶石對加工的精度有著極高的要求,納米金剛石研磨液可以在保持較高磨削速率的同時,形成高質量的加工表面。
CMP拋光液的應用:
1. LED行業
目前LED晶元主要採用的襯底材料是藍寶石,在加工過程中需要對其進行減薄和拋光。藍寶石的硬度極高,普通磨料難以對其進行加工。在用金剛石研磨液對藍寶石襯底表面進行減薄和粗磨後,表面不可避免的有一些或大或小的劃痕。CMP拋光液利用「軟磨硬」的原理很好的實現了藍寶石表面的精密拋光。隨著LED行業的快速發展,聚晶金剛石研磨液及二氧化硅溶膠拋光液的需求也與日俱增。
2.半導體行業
CMP技術還廣泛的應用於集成電路(IC)和超大規模集成電路中(ULSI)對基體材料硅晶片的拋光。隨著半導體工業的急速發展,對拋光技術提出了新的要求,傳統的拋光技術(如:基於淀積技術的選擇淀積、濺射等)雖然也可以提供「光滑」的表面,但卻都是局部平面化技術,不能做到全局平面化,而化學機械拋光技術解決了這個問題,它是目前唯一的可以在整個硅圓晶片上全面平坦化的工藝技術。

㈡ 化學機械研磨的研磨製程分類

研磨製程根據研磨對象不同主要分為:硅研磨(Poly CMP)、硅氧化物研磨(Silicon oxide CMP)、碳化硅研磨(Silicon carbide CMP)、鎢研磨(W CMP)和銅研磨(Cu CMP)。

㈢ 化學機械研磨的化學機械研磨的特點

化學機械研磨技術綜合了化學研磨和機械研磨的優勢。單純的化學研磨,表面精度較高,損傷低,完整性好,不容易出現表面/亞表面損傷,但是研磨速率較慢,材料去除效率較低,不能修正表面型面精度,研磨一致性比較差;單純的機械研磨,研磨一致性好,表面平整度高,研磨效率高,但是容易出現表面層/亞表面層損傷,表面粗糙度值比較低。化學機械研磨吸收了兩者各自的優點,可以在保證材料去除效率的同時,獲得較完美的表面,得到的平整度比單純使用這兩種研磨要高出1-2個數量級,並且可以實現納米級到原子級的表面粗糙度。

㈣ 化學機械研磨的研磨耗材

研磨耗材分為以下幾大類:研磨液(Slurry)、研磨墊(Pad)、金剛石盤(Disk)、研磨頭(Head)、清洗刷(Brush)和化學清洗劑與保護劑(Chemical)等。

㈤ 什麼是三維封裝

三維封裝工藝過程
NXP半導體研究所

3D系統級產品的發展藍圖已經由第一代的射頻模塊(基於一個無源平台)衍變到了新一代的版本。預計第三代和第四代將會是該技術的轉折點,這些產品將實現過孔(via)與裸片的良好連接,無論是嵌在無源平台裸片的頂部還是底部。

過孔是在硅晶圓上所開的絕緣洞,通過擴散阻隔柵、植入襯墊及導體材料(通常使用銅)來填充。性能良好的過孔提供了許多功能:射頻信號傳輸、接地、熱能消散,以及不同傾斜尺寸的再分配。如有源裸片可能是深亞微米級的裸片,MEMS裸片通常沒有明確的尺寸。

DRIE蝕刻

過孔鑽孔的第一道工序是深反應離子蝕刻(DRIE蝕刻)。「Bosch」工藝在商用過孔蝕刻中起著中流砥柱的作用,同時一個蝕刻與鈍化的步驟在有續的交替循環進行。在執行蝕刻工序時,會在卡具上產生一個偏壓來支持晶圓,偏壓用來引導等離子體上方的離子束,這些離子被拉向基板,完成等向蝕刻。這一工序中間還會進行鈍化,鈍化時由碳氟化合物氣體聚合形成(藍色)層沉積於側壁和底部。Bosch各向異性蝕刻則在離子域內如此不斷地重復。

蝕刻速率是將DRIE蝕刻付諸商用的一個瓶頸。無論怎樣,技術研究正在取得一些進展。荷蘭埃因霍溫科技大學的研究員已經證明採用更密集的等離子源可以提升蝕刻速率,如通過擴展熱等離子體。Bosch聲稱,通過與DRIE設備供應商合作,他們將在幾年內找到更快的蝕刻方法(例如,100祄/min)。所謂改善包括更快的氣體交換率和更短的鈍化時間,以及更高壓下的蝕刻氣體。

DRIE蝕刻受到Knudsen傳送限制的根本制約——蝕刻種只能有限地擴散在限定的特徵尺寸中。對於更小的特徵尺寸傳輸可能會減緩,更高的深寬比也是如此,也就是說比較厚的晶圓-晶圓越厚,需要的蝕刻時間越長。一種選擇是使用較薄的晶圓以縮短蝕刻時間,但是由此又會帶來薄晶圓的處理問題。

錐形過孔的DRIE蝕刻

錐形結構的DRIE刻蝕較容易進行via過孔填充,不需要使用純粹的Bosch工藝。如果蝕刻氣體和鈍化氣體可以在持續工序中保持精確的平衡,持續修復側壁上的鈍化層,那麼過孔就會是錐形的,從而保證了植入及後續電鍍工藝中的PVD工藝更容易進行。

銅的植入與電鍍

絕緣層的應用相當普遍。像氧化硅層或氮化硅層都能夠通過常規的CMOS技術輕松地被調整。而擴散隔柵、植入襯墊及後續的導體填充則稍微復雜一些。

用於製造過孔的方法主要有兩種。第一種方法是從植入一個盲孔開始,然後再進行電鍍。第二種方法是從薄化晶圓開始,該晶圓上帶有已經蝕刻好的通孔(via),然後採用PVD或其他方法將倒焊電鍍應用於干層上,倒焊電鍍不需要植入層。

精巧的植入方法採用低壓金屬有機化學汽相沉積(MOCVD),應用銅金屬有機蒸汽。植入層經過後續的電鍍得到增強。如此對於深寬比超過10:1的特徵尺寸也能實現完全填充。然而,需要關注CVD銅植入的粘附性,銅在通過PVD技術沉積的粘附性更好。

倒焊電鍍法以創建隔離作用的盲孔開始。然後,由旋轉塗覆生長出的PMMA犧牲層聚合並形成Roman橋,該橋可以通過化學機械研磨(CMP)工藝來進行平坦化。接下來通過物理氣相沉積(PVD)形成一層乾的植入層。晶元從背面得以薄化,因而可以打通過孔。300oC的退火工藝能夠去除PMMA橋,並為其後的銅倒焊電鍍生長准備了一個完整的植入層。

在EMC 3D協會成員中,Semitool和其他的半導體廠商都能夠提供無電鍍的襯墊沉積法。無電鍍的沉積方法能夠在一個非植入的開放過孔中沉積成層(阻擋層和植入層)。而隨後的銅電鍍法就可以實現全部過孔的高保角填充;不同於PVD之後由電鍍法形成的植入層,這種電鍍法不能充分地填充直徑為50祄的過孔。

對於過孔填充來說,還有一種低成本的選擇就是粘貼式印刷法,特別適用於對銅的導電性要求不高的非嚴格應用。在這種方法中,填充通過所謂的刮刀將銅來回地粘到晶元的表面從而填進過孔中,這就好比是將牆上的鑽孔用泥灰抹上一樣。NXP與Sanyu Rec(日本三悠)達成合作,採用了他們的真空填充設備。

NXP還將攜手其他的機構,繼續研發一種更經濟有效的用於銅過孔填充的備選工藝。

德國弗朗霍夫研究所(Fraunhofer IZM)

三維系統集成是一項關鍵技術,受到需要超緊湊型智能系統等應用領域的帶動,如圖像感測器、超小型感測器節點、高存儲密度和容量、並行處理器架構等。三維系統集成的優點包括:降低了系統的體積、重量和佔地面積;改善了集成的密度和信號傳輸速度,同時降低了功耗;有付諸低成本量產的可能。此外,三維系統集成為各種來自不同技術領域的組件集成提供了唯一的途徑,比如微機電系統(MEMS)、處理器、內存等。

Fraunhofer IZM研究所正在開發的主要三維集成方法是垂直系統的整合,集中於晶圓級堆疊測試的前段器件與高深寬比的硅通孔(TSV)。另一個方法是具有錐形的或直的via過孔的硅內插板製造,該內插板載有系統組件。這些內插板既可以是完全無源的,也可以承載集成的無源組件。第三種改良的辦法能夠通過額外集成的無源電路處理內置的薄化電路,該薄化電路內置到器件晶圓頂部的絕緣層或硅內插板。這些配置也能被堆疊用於TSV及微型的焊塊。
三維系統集成的技術需求包括優質精確的薄晶圓的處理,以及TSV的形成過程,諸如深過孔蝕刻、深過孔介質絕緣,以及深過孔金屬填充。最後,必需包括鍵合及晶圓級裝配工藝。

所有晶圓級堆疊方法的核心工藝過程是硅通孔的製造,以及處理和裝配薄化的器件(圖1)。裝配能夠以晶圓到晶圓(W2W)或者晶元到晶片(C2W)的鍵合方式完成。晶圓到晶圓的方法面臨著良率的挑戰,舉例說明,假如晶圓上不合格的裸片被鍵合到另一個晶圓上的合格裸片上,那麼就無法通過。另外,如果兩個晶圓上的兩個晶元類型尺寸不同或者有步進重復值,那麼這一方法也是行不通的。因此, Fraunhofer 研究所著眼於晶元到晶圓的裝配,可以逐個晶元進行,也可以在一個步驟中,通過利用之前傳輸器件的臨時裝載裝置並行鍵合所有晶元。

對於薄晶圓的處理,德國的弗朗霍夫研究所(IZM)支持兩個主要的理念。第一個理念是在處理的晶圓上使用聚醯亞胺、苯丙環丁烯(BCB)或者環氧化物進行臨時鍵合,該方法允許更高的晶圓背面溫度。但是缺點是這些聚合物材料難以去除。第二個理念是利用熱塑性塑料進行鍵合,這種鍵合允許的晶圓背面處理溫度較低,但是其材質很容易被去除。另外還有一個理念是利用靜電卡盤夾緊薄晶圓。這一方法涉及到在薄化的晶圓上加裝電極結構的晶圓。通過為承載晶圓上的電極結構充電,用所產生的靜電力從承載晶圓的頂部開始鍵合薄化晶圓。在硅材料置於卡盤的情況下,用戶能夠從著名的硅機械參數中獲益,並且能夠與前端的設備和技術完全兼容。同時,它具備高達16個小時的固定時間,並且能夠完成薄晶圓背面的處理,如等離子體增強化學汽相沉積(PECVD)以及濕式處理法。

在完成晶圓背面處理之後,via過孔在被完全處理過的器件晶圓里被蝕刻。然後,via過孔被填充、加工成晶圓頂部所需的互聯層,比如鋅銅合金(通過固體-液體互擴散形成),或者鋅銀合金的微型凸塊。這一步驟發生在鍵合臨時的承載晶圓之後,通過薄化絕緣和背面布線進行晶圓背面的加工。

利用Bosch工藝DRIE蝕刻的典型的過孔直徑在1微米到40微米之間,深度在16微米至超過70微米之間。關於晶圓前面via過孔的後CMOS處理的一個重要因素,是在蝕刻硅材料之前,要蝕刻貫穿所有的背面層間介電層。這也就意味著干蝕刻工藝過程將會由於供應商到供應商的不同而變化,所以蝕刻工藝過程必須適合於不類同型的晶圓。

有很多不同的方法能夠應用於TSV的金屬填充。對於小型尺寸的via過孔,可以用鎢金屬的化學氣相沉積(W CVD)或者銅金屬的化學氣相沉積填充(Cu CVD)。對於中型尺寸的via過孔,在銅化學電鍍後,利用化學氣相沉積植入層。對於大型尺寸的via過孔,用銅化學電鍍後選擇利用濺鍍來植入層。

TSV的熱機械模擬與特徵表徵對於鑒別能夠決定TSV最終的應力-應變平衡的關鍵工藝和參數是至關重要的。比如,與鎢相比,通過在via過孔中間增加應力,銅的CVD填充會降低TSV上部和下部的應力。因此,關於匹配設計、工藝過程,以及可靠性的一系列研究活動正在進行中,不僅面向TSV,同時也面向整個堆疊的結構。

三維整合互連的各種方法包括直接氧化物鍵合(或者叫粘接鍵合)以及弗朗霍夫研究所首選的方法直接金屬鍵合。在直接金屬鍵合方法中,電鍍銅在一個器件襯底上,電鍍銅錫被用在相對應的一個襯墊上。在壓力下互連結構開始相互接觸並被加熱升溫,銅膜被轉移至擴散至金屬間化合物Cu3Sn的銅錫合金中。這種金屬間化合物(inter-metallic, IMC)融化溫度高達600℃度。這種方法被稱為SOLID(solid-liquid inter-diffusion, 固體-液體互擴散)技術。直接金屬鍵合的另外一種材料是利用焊料的微小凸塊,諸如銀。

作為EMC3D聯盟(EMC3D是一個致力於研究、推廣TSV技術聯盟)的一員,弗朗霍夫研究所在完善三維工藝整合過程中扮演著技術顧問的角色,同時提供測試設計器件晶圓。目前,他們支持TSV內部諸如絕緣柵和植入層沉積的工藝,使用ECD的TSV填充,以及面向堆疊工藝的晶圓背面加工和互連准備與沉積。

在弗朗霍夫研究所的技術發展藍圖上,三維集成技術是一個主流的技術方向。這一理念將用於製造不同的三維結構,諸如加工堆疊感測器、存儲單元以及面向超小型感測器節點(eGrain, eCubes)的控制單元、高性能控制器內存組合,以及存儲器件的堆疊。系統集成與半導體的封裝發展將會通過三維集成得以加強,構成了「超摩爾定律(More than Moore)」和「系統級封裝」戰略的主要部分。弗朗霍夫研究所面向採用TSV的8英寸晶圓提供完善的三維集成工藝流程和技術。這些技術的特點將通過適當的熱機械和電氣特徵表現出來,以實現可靠的特徵表徵。

EV Group

薄晶圓處理的主要改進因素是過孔的面積消耗。過孔密度較高的器件必須要有直徑極小的過孔,否則過孔會耗費很多的晶元面積。

另一方面,過孔加工在所支持的深寬比方面存在著一定的技術制約。比如,假設過孔加工技術允許一個比較有挑戰性的深寬比,如25:1,也就是說對於100祄的晶圓,我們要加工的過孔直徑是4祄。假如使用更薄一點的50祄的晶圓,那麼我們要加工的過孔直徑則是2祄。晶圓更薄就提供了很重要的器件性能優勢。

薄晶圓處理的次要改進因素是成本效益與性價比。深度較淺的過孔能夠實現更快速的蝕刻,也包括其後的過孔填充。同樣的,過孔深寬比的下降也能夠顯著提高過孔填充工藝的產能。

TSV晶元包裝的集成方案

關於TSV技術的晶元堆疊有一些基本的概念。第一個概念是面對背(face-to-back)的集成,是指第一隻器件晶圓的背面被鍵合或者連接到第二隻器件晶圓的正面。這一集成方案的主要優點是堆疊的晶圓或器件類似於一隻標準的晶圓或裸片,可用於測試、裝組及封裝等標准工藝過程。

同樣的,如果要在堆疊的晶圓上面增加額外的層,那麼只需採用與第一隻和第二隻晶圓集成一模一樣的集成工藝方法,同樣也適用於增加第三隻、第四隻,甚至更多的晶圓。

比較有競爭力的方法應該是面對面(face-to-face)的集成,即將第一隻器件晶圓的正面連接到第二隻器件晶圓的正面。區別是測試、裝配及封裝等需要特殊的工藝過程。由此產生的晶圓堆疊,並不像一隻標準的晶圓,也就是說對於多層堆疊的其他層需要不同的集成工藝過程。這種工藝流程的主要優勢是它並不需要處理薄晶圓。

薄晶圓處理

在薄晶圓處理過程中,首要的挑戰是薄晶圓的操作,目前有兩種選擇可應對這一挑戰。第一種選擇需要改裝設備,通過使用專門的片盒和機械終止受動器,以及專門的工藝模塊,諸如預校準台和晶圓夾具等,使其有能力來處理薄晶圓。這些技術目前都應用於製造過程中,然而,更新升級設備的每一個部分會產生很高的費用,而且往往是這些技術只能適應晶圓厚度范圍大約為75~100祄及以上的晶圓,目前為止,還沒有明確的技術藍圖來解決更薄的晶圓,諸如50祄或25祄的晶圓。

第二種具有競爭力的方法是器件晶圓與承載晶圓的臨時鍵合和後續的鍵合分離。首先通過臨時鍵合將晶圓正面向下結合到承載晶圓上,然後進行背面填充和背面處理。完成最終的背面處理後,器件晶圓從承載晶片上分離,並通過使用薄框上的片狀膠帶取下或者從晶圓堆疊架上面取下。

臨時鍵合與分離的優勢

臨時鍵合概念有優勢:首先,承載晶圓為薄晶圓提供了機械上的支持保護,這樣就可以通過標准晶圓製造廠的設備來進行背面處理。對於非常薄的晶圓,實現了整體的晶圓級的工藝處理。因此,通過臨時鍵合和分離技術,利用晶圓廠的每台設備都能夠處理薄晶圓,而無需重新改裝設備,而且不需特殊的終止受動器、夾具或晶圓盒。事實上,用於厚晶圓的工藝也可用於鍵合的堆疊晶圓。

此外,可根據技術發展藍圖,將這種方法升級,從而實現更薄晶圓的量產和不同產品的設計,並實現與多個金屬層相關聯的不同晶圓壓力水平,等等。因此,臨時鍵合概念確保了利用製造廠現有的設備來處理薄晶圓。

臨時鍵合工藝流程

首先以塗膠作為第一步,一般塗在載片上或者器件晶圓上。然後在一個專用的鍵合室內進行臨時鍵合(圖2)。EV Group攜手Brewer Science共同開發了一個全面的解決方案,包括工藝過程、材料以及設備。Brewer Science是聚合物工程方面的專業供應商,該公司已開發了一種新的高溫可旋轉噴塗的粘合劑,主要用於臨時鍵合,名為WaferBOND HT的晶圓鍵合系列和WaferBOND HT 250材料。這種材料是一種商業可用的材料,實現了在220oC的高溫范圍內處理矽片,並能夠持續較長一段時間。接下來,在完成背面處理之後,將器件晶圓從承載晶片上分離。這種熱塑材料,能夠允許「滑動」鍵合分離機制。雖然它的速度很快,但對於薄晶圓來說,仍然不失為一個相當緩和的工藝過程,能夠避免晶圓破損的風險。最後,通過使用標準的極性溶劑,能夠很輕松地清潔晶圓。

EVG850臨時鍵合/分離平台和Brewer Science的 WaferBOND HT晶圓鍵合系列粘合劑已經取得了EMC3D聯盟的認證,實現了面向硅通孔製造的薄晶圓處理。

㈥ 包裝紙用的什麼紙漿,還有什麼是針葉漿 闊葉漿 本色將 化機漿

用稻草等為原料製成的紙,質地粗糙,多用來做包裝紙或做衛生用紙。
木漿纖維類又分為針葉木漿纖維(如馬尾松、落葉松、紅松、雲杉等)和闊葉木漿纖維(如樺木、楊木、椴木、桉木、楓木等)兩類。紙漿模塑製品因為需要具有一定的強度並能經受拉伸,漿料中一般都加有15-20%的針葉漿。
針葉漿多產於高緯度地區,世界上主要的針葉漿產地有芬蘭、瑞典、加拿大等。由於紙張品種要求,尤其一些紙板和工業技術用紙不需較高白度,因此只要將蒸煮製得的紙漿洗滌干凈,保持本身色調的紙漿就是本色紙漿。包括化學漿、半化學漿和機械漿。如水泥袋紙、電纜紙、電容器紙等都是由本色硫酸鹽木漿製成。純度精製漿。是目前主要的制漿方法,其蒸煮廢液的鹼回收技術成熟可靠,但設備較復雜、投資大。
本色紙漿主要分本色秸稈漿、本色竹漿和本色木漿等。其中,本色秸稈漿主要採用各種一年生農作物秸稈,如玉米秸稈、麥草秸桿等為主要原料,取材方便、環保、低碳,原料循環周期短。本色竹漿主要採用竹子為主要原料,但受生長期和運輸條件的影響,竹漿形不成很大規模生產。本色木漿主要採用木材為主要原料,在當今地球森林資源破壞嚴重,木材資源匱乏,所以本色木漿很不環保。
「本色」原漿技術是提取秸稈、木材等天然植物纖維,將蒸煮製得的紙漿洗滌干凈,保持植物纖維100%的天然本色,全程不使用漂白劑等化學制劑的一種制漿技術。
楊木的各種制漿工藝楊木能適應於各種制漿工藝方法:利用楊木可製得楊木磨木漿或機械漿,楊木化學漿,楊木化學機械漿又稱為化機漿。化機漿具有節能、省水、低消耗、高得率、少污染、低投資等特點。化機漿主要用在不含機械漿紙、多層紙板、生活用紙等紙種中。
化機漿在紙漿質量和成本方面填補了化學漿和機械漿之間的空缺,提高了紙的松厚度和挺度。化機漿設備共分為以下幾個步驟,也就是幾個工段相連接形成的一條生產線。
備料工段,即將原木剝皮後,通過削片機、搖篩、再碎機、皮帶輸送機,進入料倉。木片洗滌系統;木片進入車間後要經過木片洗滌器,脫水螺旋,然後進入預熱倉,脫水螺旋濾出的水可以繼續回用到木片洗滌系統,這樣可以使水再次得到回用,使消耗降低。
化學品預制系統;主要由各化學品槽罐及化學品泵組成,分為鹼、雙氧水、硅酸鈉、螯合劑、硫酸鎂和硫酸組成。
木片預浸系統;主要有以下設備組成,預熱倉,輸送螺旋,擠壓撕裂機,預浸器,輸送螺旋至反應倉.木片通過預熱倉加入的蒸汽作用在倉內,經過85-90度的溫度,置換出木片內的空氣和水分,使其軟化,再經過木片撕裂機壓縮比的作用,把木片中的水分擠出,使木片疏解成鬆散的狀態,再經過加入化學品後的預浸器,使木片得以充分的吸收葯液,使其進一步的軟化進入反應倉。
一段磨漿系統;有壓力磨和常壓磨兩種,由反應倉、輸送螺旋至盤磨機,這一段是由木片轉換成漿料的工段,一般進漿濃度應在35-38%范圍內,經過反映過的木片是軟化的木片,對於磨漿功率是很重要的,也就是說盤磨在此將木片分解成纖維,變成紙漿。
高濃漂白塔及螺旋洗漿機;經過一段磨漿後的漿料,在漂白塔里進行漂白大約需要50-60分鍾,出來後經過螺旋擠漿機的濃縮,擠出漿料中的化學品殘葯,使漿料不在後段工序中出現反黃現象,然後進入消遣漿池,使其捲曲的纖維得到很好的伸展以增加漿料的彈性與強度。
篩選及濃縮;經過消遣後的漿料,通過兩段壓力篩來進行篩選,篩選後的良漿可進入到多圓盤濃縮機,進行濃縮。篩選後的渣漿進入到低濃磨進行再次磨漿,然後進入二段壓力篩,依次循環。
中國近年來由於白卡紙,新聞紙和蒙肯紙的生產,對BCTMP漿的需求量一直在增加。中國目前投資的BCTMP的漿的生產線也在增加,比如說:太陽,晨鳴,華泰都在投資新的BCTMP的生產線。主要原料有針葉漿,闊葉有楊木,樺木,楓楊,以及針葉和闊葉的混合品種。BCTMP漿的使用有著相當的前景,一是得率高,可以節約木材,二是可以替代部分闊葉漂白木漿,降低紙張成本,同時還有著相當多的優質性能,比如可以:改善紙頁成型,減少紙頁表面的微孔,加強纖維內部的結合,提高紙張的松厚度,提高紙張的挺度,改善紙張的壓縮性能,穩定紙張的尺寸。
木材可以用研磨機(巨大磨石)來粉碎,然後用水浸泡製造研磨漿。機械漿用於製造需要較小強度的紙品,如新聞紙和紙板。
木材也可以用盤磨機來粉粹,在高溫高壓下使用蒸汽來製造熱磨機械漿。熱磨機械漿在質量上與研磨漿有所不同。
除了盤磨機,化學品也可以用於分離纖維素纖維。這種方法製造出來的木漿稱為化學熱磨機械漿。研磨漿、熱磨機械漿和化學熱磨機械漿都稱為機械漿。機械漿將隨時間推移而變黃,這是由於紙漿有木質素。
化學漿是通過將碎木片和化學品在稱為蒸煮器的大桶中混合製造出來的。熱的效果和化學分解將纖維素纖維結合在一起的木質素,而不破壞木質纖維。包含木質素和其他分解的材料的液體將被乾燥並用作燃料。化學漿用於製造需要很結實的紙張,或與機械漿相混合給產品帶來不同的特質。化學漿包括硫酸鹽漿。
紙漿也可以用廢紙和廢紙板來製造。回收紙漿通常用於製造紙板、新聞紙和衛生紙。
進行中的研究致力於開發生物紙漿,類似於化學制漿,但使用真菌分解掉不想要的木質素卻保留纖維素纖維。這將降低與化學制漿相關的污染,具有重大的環境意義。
在流程的這個環節上生產出的紙漿就可以進行漂白以製造白色紙品。用於漂白紙漿的化合物是造成環境問題的一個原因,最近制漿行業已經開始使用氯氣的替代品,如二氧化氯、氧氣、臭氧及雙氧水。
紙漿混合物就被送到造紙機進行成形和乾燥。
造紙所消耗的樹木的量根據不同類型的紙,以及是採用研磨製漿法還是硫酸鹽制漿法有所不同。假設使用高40英尺、胸徑6-8英吋的軟木和硬木,有人估計使用硫酸鹽制漿法製造一噸印刷用紙或書寫用紙需要耗費平均約24棵樹,使用研磨製漿法大約可以節約一半的樹,即製造一噸新聞紙需要耗費12棵樹。但是,硫酸鹽制漿廠在生物能上是自給自足的。
當紙張使用元素氯進行漂白,形成了副產品如含氯化合物,甚至是二惡英和呋喃。 在高密度的制漿地區,如加拿大的不列顛哥倫比亞,高濃度的污染導致1992年一些漁場關門。然而,技術上的改進已經或者通過無元素氯漂白淘汰了元素氯的使用,或者結合氧脫木素產生了全無氯漂白技術。這些技術降低了釋放到環境中的含氯化合物。元素氯漂白技術利用二氧化氯 來替代氯氣。全無氯漂白在漂白過程中不利用氯。
廢水排放也可能成為主要的污染源,包括來自樹木的木質素,高生化需氧量和溶解有機碳,以及酒精,氯酸鹽,重金屬和螯合劑。減少這一排放物的環境影響是通過將生產過程形成閉環並盡可能循環利用排放物,同時在制漿過程中使用較小破壞性的化學品。減輕環境影響的最重要的方式就是排放物的生物處理。
使用硫酸鹽制漿法,來自製漿過程的大量副產品的稀黑液。這一液體包含紙漿化學物質和來自樹木的木質素。木質素具有高的熱含量,因此稀黑液(固形物約佔15%)將通過多效蒸發被濃縮為濃黑液(固形物佔68%到75%)。 濃黑液被放入回收鍋爐中進行燃燒,化學物質落入鍋爐底部的半液態的熔融物。熔融物流出鍋爐並被溶解於水或稀洗滌劑中形成綠液。接下來綠液要進行澄清。 將在綠液中加入生石灰,生石灰將大多數碳酸鈉轉變為氫氧化鈉,使綠液澄清為白液(苛化)。白液因含有氫氧化鈉,可以用作制漿化學品,因此又回到起點。沉澱物白泥包含失去效能的石灰,經過清洗並在約1800華氏度煅燒來生產生石灰,可以再一次用於綠液的澄清劑。
由木漿製造的紙可以被回收4至7次,更多的回收次數會使纖維變得太短。為了解決這個問題, 回收紙通常與一定量的原木漿混合以保證生產出高質量的紙品。
制漿的過程始於碎木片堆,在那裡,刨機木碎片和鋸木廠木碎片存放一個或兩個月進行機械制漿前的風干。
樹木的木質除了水以外包含三種主要成分:纖維素聚合物纖維,造紙所需要的原材料;木質素,一種三維聚合物,能將纖維素纖維結合在一起產生樹木或木材的內在強度;以及半纖維素,短一些的多聚糖。化學制漿的目的就是在於將有用的纖維素纖維與木質素和半纖維素分離。這需要在取出所有木質素和避免降低纖維素纖維的強度之間保持平衡。
化學制漿法,如硫酸鹽制漿法和亞硫酸鹽制漿法,去除了大量的半纖維素和木質素。在保持纖維素纖維的強度上,硫酸鹽紙漿法比亞硫酸鹽制漿法更為有效。化學制漿法結合使用高溫和酸的(硫酸鹽)或鹼的(亞硫酸鹽)化學制劑來品打開木質素的化學鍵。
不同的機械制漿法,如研磨製漿法和盤磨機制漿法, 機械地將纖維素纖維撕開。大量的木質素依然粘著在纖維上。強度被消弱因為,纖維可能被切斷。
同時還有許多結合了化學的和熱的處理的混合制漿法:開始進行縮短的化學處理,接著立即進行機械處理以分離纖維。這些混合方法包括熱磨機械制漿法和化學熱磨機械制漿法。化學處理和熱處理能夠降低機械處理的能耗,同時也降低了纖維遭受的強度損失量。
碎木片開始進入工廠的篩選車間,在那裡碎木片被分類並篩去木屑。過大尺寸的碎木片被進一步破碎或用作燃料。經過篩選後,碎木片開始進入蒸煮器,在那裡碎木片在一個大容器內與氫氧化鈉和硫化鈉液體混合並用來自鍋爐的蒸汽加熱。
經過幾個小時的蒸煮,碎木片分解為燕麥粥樣的濃度並在通過蒸煮器的出口的氣閘時被擠壓。壓力的突然變化使得碎木片以類似爆米花的方式膨脹,因此進一步分解了木質纖維。生成的纖維在水溶液的懸浮液被稱為木漿。
隨後,木質纖維被清洗,去除所有化學殘余物,這些化學殘余物將在工廠中進行恢復和回收。纖維現可以進行漂白或不進行漂白。木漿被噴到木漿機器網上,排水,並進行乾燥。此刻的纖維就可以再改變為非直線的材料。這種狀態下的纖維的擠壓和乾燥引起了纖維間強連接的結合而不是網狀結構。在乾燥機出口處的疊制裝置將乾燥的紙漿切割,堆疊並打包。然後,木漿被裝上火車,汽車或輪船運到造紙廠。
造紙廠可以是全集成的工廠或者一部分工藝的工廠。全集成的工廠會以整個的原木(或碎木片)為原料,將其分解為單個的纖維,形成約4%紙漿,然後將制漿加工成紙張。非集成的工廠是從制漿廠購買加工好並乾燥和打包的紙漿。乾燥的紙漿被加水形成4%的溶液,以便加工為紙張。
現代的造紙廠使用大量的能源,水,木材,以高度有效和極端復雜的工藝序列,使用現代和復雜的控制技術來生產各種不同用途的紙張。現代的造紙機械式非常龐大的,可以達500英尺長,製造400英寸寬的紙張,並以超過每小時100英里的速度運轉。.
磨木紙漿:利用機械碾磨力以取得木材纖維,又稱為機械紙漿,主要可再分為一般機械漿、精製機械漿、熱磨機械漿等。
化學紙漿:利用化學法將纖維與木質素分開以取得木材纖維,主要可再分為蘇打漿、亞硫酸鹽漿、硫酸鹽漿等。
半化學紙漿:結合機械法與化學法之制漿方式,可再分為中性半化學漿、冷蘇打漿、化學機械漿等。
造紙的木材鋸成合適的呎吋後即進行去皮的工序,將原木放入大型滾筒內,滾筒轉動時原木互相磨擦而去除樹皮,脫落的樹皮會用作鍋爐的燃料,去皮後的原木會被切割成1.5到2吋,厚度0.25吋的方形木片,軟木片及硬木片因物理特性不同而需分開處理。
木材由細小的細胞膜質纖維以稱為木質素的膠狀物質黏合組成,製造紙漿時利用化學物蒸煮木片分解木質素從而而將纖維分離。將木片放入稱為蒸煮器的巨大容器內,其功能類似廚房用的壓力鍋,木片及化學物在加壓下蒸煮1.5到4小時直至成為濕軟如燕麥片的混合物,分離後的纖維可懸浮於水上。混合物經清洗以去除剩餘的化學物和分解的木質素及漂白至合適的白度。從這里紙漿要通過一系列精煉機,將紙漿內的纖維壁上線狀元素松閞令表層粗糙,纖維互相纏著成為張狀。接著加上染料及其他添加劑使成品的紙張擁有所需的特性。
紙漿以二十份水對一份纖維的比例加水,通過造紙機的成形布或網,紙漿的纖維互相交織而形成紙張及除去大部分水份。以每分鍾3,000呎的高速前進,紙張再通過一系列的吸水布及蒸汽加熱稱為烘乾機的滾軸,清除紙張內留存的水份。紙張再經一個塗布工序在紙張兩面添加澱粉溶液,澱粉使紙張表面平滑及將來用於印刷時油墨不會化開,由於塗布過程帶來水份,紙張需重復先前的烘乾程序。烘乾後的紙張再通過沉重而光滑的滾軸進行磨光令表面更加光滑,紙張在後方收集捲成大紙卷,再分割成合適闊度的小紙卷,部分原卷包裝出貨,而部分再加工切成合適呎吋的平張才包裝出貨。
造紙的基本流程 流程介紹:
水力碎漿機:漿板在水力碎漿機內受到撕裂和相互摩擦作用,從而實現紙漿碎解的目的。
打漿:打漿使纖維產生變形、潤脹、壓潰切斷和細纖維化等作用。通過打漿,可以改變纖維的形態,使紙漿獲得某些特性(如機械強度、物理性能),以保證抄成的紙和紙板能取得預期的質量要求。
凈化:凈化的目的在於去除紙料中相對大的雜質,如金屬屑、煤渣等。凈化設備的原理是利用密度差來選分雜質。常用設備:錐形除渣機。
篩選:目的在於去除紙料中相對密度小而體積大的雜質,如漿團、纖維束、草屑等。
常用設備:壓力篩。
流漿箱:流漿箱是現代紙機的關鍵部位。其結構和性能對紙頁的形成和紙張的質量具有決定形作用。
其主要任務:
能有效的分散纖維。高湍動流漿箱能產生高強度微湍動,可有效的分散纖維,防止纖維沉澱和在絮聚,可有效的提高紙頁的強度。
沿紙機橫向均勻的分布紙料。(決定紙幅的橫向定量分布)
噴漿穩定,確保漿速與網速相協調。(決定紙幅的縱向定量分布)
網部: 紙漿在網部脫水成形。上網紙漿濃度 為0.1~1.2%,出伏輥時紙頁干度度為15~25%,成形紙干度為90~95%。由此可見,網部脫水量占總脫水量的90%以上。
壓榨部: 利用機械壓榨作用進一步脫水提高紙幅干度。同時增加紙的緊度及紙的強度,改善紙的表面性質(如平滑度)。機械壓榨脫水在經濟上是比較合算的。紙機壓榨部多提高1%干度。烘缸部蒸汽消耗量減少5%。從這個意義上來講,壓榨部應盡可能低脫掉水分。採用新式復合壓榨,濕紙頁出壓榨部的干度可達48~50%。
烘幹部的作用:
繼壓榨部後脫出濕紙的水分,使成紙干度提高到92~95%。
提高紙的強度。
增加紙的平滑度。
完成紙的施膠。
壓光:壓光機用以提高紙的平滑度、光澤度和厚度均勻性。
取卷:將出壓光機的紙在線捲成捲筒。
復卷:卷紙機上捲成的捲筒兩邊不齊,而且紙幅太寬,必須縱切復捲成捲筒紙或橫切成平板紙。
包裝:用定量不小於120g/平方米的包裝紙卷到捲筒紙上,形成外包裝。

㈦ 機械化學拋光的原理是什麼所能達到的粗糙度是多少

深圳金鑫精密機械為您解答:
化學機械研磨技術綜合了化學研磨和機械研磨的優勢。單純的化學研磨,表面精度較高,損傷低,完整性好,不容易出現表面/亞表面損傷,但是研磨速率較慢,材料去除效率較低,不能修正表面型面精度,研磨一致性比較差;單純的機械研磨,研磨一致性好,表面平整度高,研磨效率高,但是容易出現表面層/亞表面層損傷,表面粗糙度值比較低。化學機械研磨吸收了兩者各自的優點,可以在保證材料去除效率的同時,獲得較完美的表面,得到的平整度比單純使用這兩種研磨要高出1-2個數量級,並且可以實現納米級到原子級的表面粗糙度。

但是精度越高,一般所用時間就越長,機械越精密。成本越高。
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㈧ 噴塗廢水工藝是怎麼樣的

都是些強酸,強鹼和活性劑的混合物當然還有含磷的一些東西。

㈨ 急!!!誰知道矽片化學機械拋光工藝流程

加工流程:

單晶生長→切斷→外徑滾磨→平邊或V型槽處理→切片

倒角→研磨
腐蝕--拋光→清洗→包裝

切斷:目的是切除單晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶規格的部分,將單晶硅棒分段成切片設備可以處理的長度,切取試片測量單晶硅棒的電阻率含氧量。

切斷的設備:內園切割機或外園切割機

切斷用主要進口材料:刀片

外徑磨削:由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大,通過外徑滾磨可以獲得較為精確的直徑。

外徑滾磨的設備:磨床

平邊或V型槽處理:指方位及指定加工,用以單晶硅捧上的特定結晶方向平邊或V型。

處理的設備:磨床及X-RAY繞射儀。

切片:指將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄晶片。

切片的設備:內園切割機或線切割機

倒角:指將切割成的晶片稅利邊修整成圓弧形,防止晶片邊緣破裂及晶格缺陷產生,增加磊晶層及光阻層的平坦度。

倒角的主要設備:倒角機

研磨:指通過研磨能除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層,有效改善單晶矽片的曲度、平坦度與平行度,達到一個拋光過程可以處理的規格。

研磨的設備:研磨機(雙面研磨)

主要原料:研磨漿料(主要成份為氧化鋁,鉻砂,水),滑浮液。

腐蝕:指經切片及研磨等機械加工後,晶片表面受加工應力而形成的損傷層,通常採用化學腐蝕去除。

腐蝕的方式:(A)酸性腐蝕,是最普遍被採用的。酸性腐蝕液由硝酸(HNO3),氫氟酸(HF),及一些緩沖酸(CH3COCH,H3PO4)組成。

(B)鹼性腐蝕,鹼性腐蝕液由KOH或NaOH加純水組成。
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拋光:指單晶矽片表面需要改善微缺陷,從而獲得高平坦度晶片的拋光。

拋光的設備:多片式拋光機,單片式拋光機。

拋光的方式:粗拋:主要作用去除損傷層,一般去除量約在10-20um;

精拋:主要作用改善晶片表面的微粗糙程度,一般去除量1um以下

主要原料:拋光液由具有SiO2的微細懸硅酸膠及NaOH(或KOH或NH4OH)組成,分為粗拋漿和精拋漿。

清洗:在單晶矽片加工過程中很多步驟需要用到清洗,這里的清洗主要是拋光後的最終清洗。清洗的目的在於清除晶片表面所有的污染源。

清洗的方式:主要是傳統的RCA濕式化學洗凈技術。

主要原料:H2SO4,H2O2,HF,NH4HOH,HCL

(3)損耗產生的原因

A.多晶硅--單晶硅棒

多晶硅加工成單晶硅棒過程中:如產生損耗是重摻堝底料、頭尾料則無法再利用,只能當成冶金行業如煉鐵、煉鋁等用作添加劑;如產生損耗是非重摻堝底料、頭尾料可利用製成低檔次的硅產品,此部分應按邊角料征稅。

重摻料是指將多晶硅原料及接近飽和量的雜質(種類有硼,磷,銻,砷。雜質的種類依電阻的N或P型)放入石英坩堝內溶化而成的料。

重摻料主要用於生產低電阻率(電阻率<0.011歐姆/厘米)的矽片。

損耗:單晶拉制完畢後的堝底料約15%。

單晶硅棒整形過程中的頭尾料約20%。

單晶整形過程中(外徑磨削工序)由於單晶硅棒的外徑表面並不平整且直徑也比最終拋光晶片所規定的直徑規格大,通過外徑磨削可以獲得較為精確的直徑。損耗約10%-13%。

例:

4英寸 5英寸
標稱直徑 100mm 125mm
拉晶直徑 106mm 131mm
磨削損耗 12.36% 9.83%
拉制參考損耗 0.70% 0.80%
合計損耗 13.06% 10.63%

此外,由於單晶硅的電阻率范圍、電阻率均勻性、雜質種類、缺陷狀態等參數在不同客戶的要求下,都會對成品的實收率有影響,即使是同一規格的產品,不同廠家生產該產品的合格率也會不同。一般來講,由於晶體質量原因造成的損耗率為7.5%。

從多晶硅--單晶硅棒總損耗率:4英寸約為45.3%

5英寸約為43.8%

B、單晶硅棒--單晶硅拋光片

單晶硅棒加工成單晶硅拋光片過程中損耗主要在切片工序,如採用內園切割機在切割過程中由於刀片的研磨及切片過程中刀片的擺動造成。此間的損耗約34%-35%,因此刀片質量是關鍵,刀片越薄損耗越小。

例:

4英寸 5英寸
切片刀厚 310+-25 380+-25
矽片厚度 650 750
損耗率 34% 35%

其他工序的凈損耗從切片到最終拋光,此間損耗約16.67%-19.23%。

例:

4英寸 5英寸
切片厚度 650 750
拋光厚度 525 625
損耗率 19.23% 16.67%

從單晶硅棒到拋光片的損耗還包括切片過程中的崩邊、裂縫,磨片過程中的碎片和缺口,鹼腐蝕過程中的沾污、花斑,拋光等過程中的碎片劃傷造成的損耗,具體如下:切片5%、倒角1%、磨片5%、腐蝕2%、退火2%、拋光5%、清洗2%,此間損耗率約20%

從單晶硅棒--單晶硅拋光片的總損耗率:4英寸約為57.4%

5英寸約為56.7%

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