Зашто се ЦО₂ уводи током процеса резања вафла?

Увођење ЦО₂ у воду за сечење на коцкице токомваферсечење је ефикасна мера процеса за сузбијање нагомилавања статичког набоја и смањење ризика од контаминације, чиме се побољшава принос коцкицама и дугорочна поузданост струготине.

1. Сузбијање нагомилавања статичког набоја

Токомкоцкице обланде, ротирајућа дијамантска оштрица велике брзине ради заједно са дејонизованим (ДИ) воденим млазницама под високим притиском за извођење сечења, хлађења и чишћења. Интензивно трење између сечива и плочице ствара велику количину статичког набоја; у исто време, ДИ вода подлеже благој јонизацији под великим брзинама прскања и удара, стварајући мали број јона. Пошто сам силицијум има тенденцију да акумулира наелектрисање, ако се ово пуњење не испразни на време, напон може порасти на 500 В или више и изазвати електростатичко пражњење (ЕСД).

ЕСД може не само да разбије металне интерконекције или оштети међуслојне диелектрике, већ и да проузрокује да се силицијумска прашина прилепи на површину плочице путем електростатичког привлачења, што доводи до дефеката честица. У тежим случајевима, то може да изазове проблеме са везним јастучићима као што је лоше везивање жице или скидање везе.

Када се угљен-диоксид (ЦО₂) раствори у води, он формира угљену киселину (Х₂ЦО₃), која даље дисоцира на јоне водоника (Х⁺) и бикарбонатне јоне (ХЦО₃⁻). Ово значајно повећава проводљивост воде за сечење и смањује њену отпорност. Већа проводљивост омогућава брзо одвођење статичког набоја кроз ток воде до земље, што отежава накупљање набоја на плочи или површинама опреме.

Поред тога, ЦО₂ је слабо електронегативан гас. У високоенергетском окружењу, може се јонизовати да би се формирале наелектрисане врсте као што су ЦО₂⁺ и О⁻. Ови јони могу да неутралишу наелектрисање на површини плочице и на честицама у ваздуху, додатно смањујући ризик од електростатичког привлачења и ЕСД догађаја.

2. Смањење контаминације и заштита површине плочице

Резање вафла ствара велику количину силиконске прашине. Ове фине честице се лако набијају и лепе на плочице или површине опреме, узрокујући контаминацију честицама. Ако је расхладна вода благо алкална, она такође може да подстакне металне јоне (као што су Фе, Ни и Цр који се ослобађају из филтера или цеви од нерђајућег челика) да формирају преципитате металног хидроксида. Ови преципитати могу да се таложе на површини плочице или унутар коцкица, што негативно утиче на квалитет чипса.

Након уношења ЦО₂, с једне стране, неутрализација наелектрисања слаби електростатичку привлачност између прашине и површине плочице; са друге стране, проток ЦО₂ гаса помаже да се честице распрше даље од зоне коцковања, смањујући њихове шансе да се поново таложе у критичним областима.

Слабо кисела средина формирана раствореним ЦО₂ такође потискује претварање јона метала у талог хидроксида, одржавајући метале у раствореном стању тако да их проток воде лакше односи, што смањује остатке на плочици и опреми.

Истовремено, ЦО₂ је инертан. Формирањем одређене заштитне атмосфере у региону коцкице, може смањити директан контакт између силицијумске прашине и кисеоника, смањујући ризик од оксидације прашине, агломерације и накнадног приањања на површине. Ово помаже у одржавању чистијег окружења за сечење и стабилнијих услова процеса.

Увођење ЦО₂ у воду за резање коцкица током резања плочице не само да ефикасно контролише статички и ЕСД ризик, већ и значајно смањује контаминацију прашине и метала, што га чини важним средством за побољшање приноса коцкица и поузданости струготина.