Физико-химические основы технологии электронных средств. Конспект лекций, страница 11

Поверхностное натяжение  влияет на свободную энергию системы, только в том случае, когда оно соизмеримо с другими составляющими уравнения:

  (5)

где .

При термодинамическом анализе поверхностных явлений определяют значимость  в уравнении (5), возможность ее нахождения, зависимость  от Т, Р, С и зависимость от технологических факторов (частоты и шероховатости поверхности):

     (6)

Значимость  определяется выражением (5) следующим образом, если площадью поверхности Sn системы нельзя пренебречь по сравнению с V, но её необходимо учитывать.

Выражение для свободной энергии запишем в виде:

где DSn – изменение площади поверхности системы.

При увеличении температуры происходит расширение тел и ослабление сил взаимного притяжения, как в толще материала, так и на его поверхности, то есть с увеличением температуры  уменьшается. Зависимость  от Т нелинейная.

        (7)

Существует такая температура называемая критической, при которой , тогда

   (8)

при критической температуре раздела фаз не существует.

В конденсированном твердом и жидком состоянии вещество не может находиться при температуре больше критической температуры. На практике часто пользуются этим фактом для полного удаления влаги из какого-либо технологического агрегата или с поверхности изделия, для воды при атмосферном давлении , а в вакууме .

При постоянных Т и Р самопроизвольно протекают процессы для которых . Если , то , это значит что протекающие процессы сопровождаются уменьшением площади поверхности системы, то есть система самопроизвольно стремится к уменьшению поверхности раздела фаз.

Для жидкости при шарообразной форме.

Для кристаллических тел ® к min при определенном соотношении размеров граней кристаллов, поскольку поверхностная энергия различных граней различна. Наиболее устойчива та конфигурация кристалла, которой соответствует.

Растворы и их применение в технологии ЭС.

Растворы – это однородные смеси молекул, двух или более веществ, между которыми имеются физические и не редко химические взаимодействия.

Компоненты раствора – это простейшие составляющие части раствора, которые могут быть выделены в чистом виде, и смешением которых можно получать растворы любого состава.

Деление компонентов на растворитель и растворимые вещества условно. Обычно компонент находящийся в избытке по сравнению с другим называют растворителем, а остальные растворенными веществами. Если один компонент жидкость, а остальные газы или твердые вещества, то растворитель жидкость.

Основные параметры раствора Р, Т, С; С – это относительное количество компонента в растворе.

В технологии ЭВС производят очистку, полировку и травление поверхностей различной физико-химической природы и структуры (аморфные, монокристаллические). Обработке растворами подвергают – металлы, диэлектрики и полупроводники.

Механизмы взаимодействия этих материалов с реагентами различен, но есть общие закономерности, значения которых имеют большое значение для анализа и рациональной организации многих технологических операций в технологии ЭВС.

Установлено что большинство физико-химических процессов на поверхности это сложные превращения, в которых решающую роль играют активные короткоживущие частицы (свободные радикалы, ионы, комплексы). Они возникают в результате взаимодействия молекул твердого тела и растворителя, поэтому их образование и дальнейшее поведение связано со строением этих молекул.

При растворении твердых тел с их поверхности отделяются агрегаты частиц, распадающиеся до молекул или атомов в глубине раствора. Ход процесса определяется случайным характером агрегатирования частиц твердого тела. Строение моно-поли-кристаллических и аморфных тел различно. Механизм растворения зависит от структуры тела.

В технологических процесса связанных с травлением существующая поверхность целенаправленно разрушается с целью получения более совершенной поверхности (необходимой для проведения дальнейших операций) либо для удаления материала с раствором из данной области (создание рисунка маски, канавок, зон и т.д.).