miércoles, 11 de febrero de 2015

La evaporación por haz de electrones, llamada a veces E-beam

La evaporación por haz de electrones, llamada a veces E-beam, utiliza un haz de electrones enfocado para calentar el material de metalización. Se genera un haz de electrones de alta inten- sidad de manera similar al creado en el tubo de un televisor. Una corriente de electrones es acelerada mediante un campo eléctrico, generalmente de 5 a 10 kV, y enfocada sobre el mate- rial a evaporar. El haz de electrones enfocado funde el material contenido en un bloque refrigerado por agua con una depresión grande llamada crisol. El material fundido se vaporiza en la cámara de vacío y se condensa sobre las obleas frías y sobre toda la superficie de la cámara. Después se ejecutan las opera- ciones estándar de fotoprotección, exposición, revelado y grabado húmedo o seco para delinear la intrincada circuitería metalizada.

martes, 10 de febrero de 2015

Película delgada

La metalización de película delgada se aplica a menudo mediante la técnica de depósito o evaporación en alto vacío o con vacío parcial. Los tipos principales de evaporación en alto vacío son con haz de electrones, instantánea y resistiva, mientras que la deposición con vacío parcial se ejecuta sobre todo por pulverización.
Para realizar cualquier tipo de metalización de película delgada al vacío, el sistema suele constar de los componentes básicos siguientes:
• una cámara que puede evacuarse para conseguir un vacío sufi- ciente para el depósito;
• una bomba (o bombas) de vacío para reducir los gases ambien- tales en la cámara;
• instrumentación para la vigilancia del nivel de vacío y de otros parámetros;
• un método de depositar o evaporar las capas del material metalizador.

lunes, 9 de febrero de 2015

Metalización

Una vez fabricados los dispositivos en el sustrato de silicio, tienen que conectarse para ejecutar funciones de circuito. Este proceso se denomina metalización, y es un medio de alambrar o interco- nectar las capas superiores de los circuitos integrados mediante el depósito de patrones complejos de materiales conductores, que encaminan la energía eléctrica en el interior de los circuitos.
El amplio proceso de metalización se diferencia en función del tamaño y el espesor de la capas de metales y otros materiales que se depositan. Estos son:

• película delgada—película de espesor aproximado de una micra o menos;
• película gruesa—película de espesor aproximado de 10 micras o más;
• plaqueado—películas de espesor variable desde delgada hasta gruesa, pero en general películas gruesas.

Los metales más corrientes empleados para la metalización de semiconductores de silicio son: aluminio, níquel, cromo o una aleación llamada cromo-níquel, oro, germanio, cobre, plata, titanio, wolframio, platino y tántalo.
También pueden evaporarse o depositarse películas delgadas
o gruesas sobre diversos sustratos de cerámica o vidrio. Algunos ejemplos de estos sustratos son: alúmina (96 % Al203), berilia
(99 % BeO), vidrio de borosilicato, pirocerámica y cuarzo (SiO2).


domingo, 8 de febrero de 2015

Depósito no epitaxial de vapores de sustancias químicas (II)

Cada uno de estos materiales puede depositarse de diversas maneras, y cada uno tiene muchas aplicaciones.
En la Tabla 83.7 se recogen las tres categorías principales de CVD, utilizando la temperatura de trabajo como mecanismo de diferenciación.
En casi todos los equipos de CVD se encuentran los componentes siguientes:
• cámara de reacción;
• sección de control de gases;
• control de tiempo y secuencia;
• fuente de calor para sustratos;
• manipulación del efluente.

En esencia, el proceso de CVD comprende el suministro de canti- dades controladas de los gases fuente de silicio o nitruro, junto con gases portadores, como nitrógeno y/o hidrógeno, e impu- rezas gaseosas si se desea, para su reacción química en la cámara del reactor. Se aplica calor para suministrar la energía necesaria para la reacción química, y además se controlan las temperaturas superficiales del reactor y de las obleas. Una vez terminada la reacción, el gas fuente que no reaccionó más el gas portador se extraen por el sistema de manipulación de efluentes y se liberan en la atmósfera.
La pasivación es un tipo funcional de CVD. Consiste en el crecimiento de una capa protectora de óxido sobre la superficie de la oblea de silicio, y por lo general es el último paso de fabri- cación antes del procesamiento posterior a la fabricación. La capa proporciona estabilidad eléctrica al aislar la superficie del circuito integrado de las condiciones químicas y eléctricas del medio ambiente.

sábado, 7 de febrero de 2015

Depósito no epitaxial de vapores de sustancias químicas (I)

Mientras que el crecimiento epitaxial es una forma muy especí- fica de CVD en la que la capa depositada tiene una estructura cristalina con la misma orientación que la capa de sustrato, la CVD no epitaxial consiste en la formación de un compuesto estable sobre un sustrato calentado mediante la reacción térmica
o la descomposición de compuestos gaseosos.
La CVD puede emplearse para depositar numerosos mate- riales, pero en el proceso de semiconductores de silicio los mate- riales que suelen encontrarse, además de silicio epitaxial, son:
• silicio policristalino (poli Si);
• dióxido de silicio (SiO2—con y sin impurezas; vidrio con impu- rezas p);
• nitruro de silicio (Si3N4).

viernes, 6 de febrero de 2015

Electrodomésticos

Como la industria de los electrodomé sticos es en gran medida una industria de montaje, los problemas ambientales son mínimos, siendo la principal excepció n las pinturas y los disolventes utilizados como revestimientos superficiales. Es preciso implantar medidas de control de la contaminació n de acuerdo con las normas en materia de medio ambiente.
El reciclaje de los aparatos elé ctricos comporta la separació n de los equipos recuperados en los diferentes materiales, como el cobre y el acero bajo en carbono, que pueden reutilizarse.
De ello se ocupan otros capítulos de la presente Enciclopedia.

FIN 

jueves, 5 de febrero de 2015

Fabricación de lámparas eléctricas

Los principales problemas ambientales en este campo son la eliminació n de los residuos y/o el reciclaje de las lá mparas de mercurio y la eliminació n de los PCB de los estabilizadores de las lá mparas fluorescentes. La fabricació n de vidrio tambié n puede ser un foco de emisió n de ó xidos de nitró geno a la atmó sfera.

miércoles, 4 de febrero de 2015

Fabricación de cables eléctricos

La fabricació n de cables elé ctricos tiene tres focos principales de contaminació n: los vapores de los disolventes, la posible libera- ció n de diisocianato de tolueno por la fabricació n de hilos metá - licos esmaltados y las emisiones al medio ambiente durante la fabricació n de los materiales utilizados en los cables. Todo ello requiere controles ambientales apropiados.

martes, 3 de febrero de 2015

Pilas y baterías (II)

El reciclaje es otro modo de abordar la contaminació n ambiental. Las pilas de níquel-cadmio pueden reciclarse con relativa facilidad. La recuperació n del cadmio es muy ventajosa, ya que vuelve a utilizarse en la fabricació n de pilas de níquel- cadmio. El níquel se utiliza en la industria del acero. Los datos econó micos iniciales reflejan que el reciclaje de pilas de níquel- cadmio no era rentable, pero es de esperar que los avances tecnoló gicos mejoren la situació n. Las pilas de ó xido mercú rico, comprendidas en la Directiva comunitaria en materia de pilas y baterías, se han utilizado sobre todo en audífonos y está n siendo reemplazadas, por regla general, por pilas de litio o zinc-aire. Las pilas de ó xido de plata se reciclan, sobre todo en la industria de la joyería, debido al valor del contenido de plata.
Al reciclar materiales nocivos, es preciso tener el mismo cuidado que durante los procesos de fabricació n. Por ejemplo, cabe la posibilidad de que los trabajadores queden expuestos al vapor de mercurio y al ó xido de plata durante el reciclaje de las pilas de plata.
La reparació n y el reciclaje de los acumuladores de plomo no só lo puede provocar intoxicació n por plomo entre los trabaja- dores, y a veces sus familias, sino tambié n una amplia contami- nació n del medio ambiente (Matte y cols. 1989). En muchos países, sobre todo en los del Caribe y Amé rica Latina, las placas de plomo de las baterías de los automó viles se queman a fin de producir ó xido de plomo para esmaltes cerá micos.

lunes, 2 de febrero de 2015

Procesos de material base para lubricantes y ceras (I)

Los aceites lubricantes y las ceras se refinan a partir de diversas fracciones obtenidas por destilació n atmosfé rica y al vacío. Al inventarse la destilació n al vacío se descubrió que el residuo ceroso era mejor lubricante que cualquiera de las grasas animales utilizadas por aquel entonces, y ello dio origen a la moderna tecnología de refino de lubricantes a partir de hidrocarburos cuyo principal objetivo es eliminar los productos sin valor, como asfaltos, aromá ticos sulfonados y ceras parafínicas e isoparafínicas de las fracciones residuales, a fin de producir lubricantes de alta calidad. Se lleva a cabo mediante una serie de procesos, entre los que se incluyen el desasfaltado, la extracció n de disolventes y procesos de separació n y tratamiento, como el desparafinado y el hidroacabado (vé ase la Figura 78.18).
En el procesado por extracció n, el crudo reducido procedente de la unidad de vacío se desasfalta con propano y se combina con una carga de aceite lubricante de destilació n directa, se precalienta y se le extrae el disolvente para producir una materia prima denominada refinado. En el proceso normal de extrac- ció n, en el que se utiliza fenol como disolvente, la carga se mezcla con fenol en la secció n de tratamiento a temperaturas inferiores a 204 C. Despué s, se separa el fenol del refinado y se recicla. A continuació n, el refinado se somete a otro proceso de extracció n en el que se utiliza furfural para separar los compuestos aromá ticos de los hidrocarburos no aromá ticos, con lo que se obtiene un refinado de color má s claro con mejor índice de viscosidad, resistencia a la oxidació n y estabilidad
té rmica.
El refinado desparafinado puede someterse tambié n a un proceso ulterior para mejorar las cualidades del material base. Se utilizan adsorbentes de arcilla para eliminar las molé culas inestables, de color oscuro, de los materiales base para aceites lubricantes. En un proceso alternativo, denominado hidroaca- bado de lubricante, se hace pasar refinado desparafinado caliente e hidró geno por un catalizador que modifica ligera- mente la estructura molecular, produciendo con ello un aceite de color má s claro y mejores características. Despué s, los materiales base de aceite lubricante tratados se mezclan y/o forman compuestos con aditivos para darles las características físicas
y químicas que se exigen a los aceites de motor, lubricantes industriales y aceites para el trabajo de metales.

domingo, 1 de febrero de 2015

Producción de hidrógeno (reforma al vapor)

Para los procesos de hidrodesulfuració n, hidrogenació n e hidrocraqueo, y para los procesos petroquímicos, se necesita hidró geno de alta pureza (95 a 99 %). Si no se produce suficiente hidró geno como subproducto de los procesos de la refinería para satisfacer totalmente la demanda de é sta, será necesario fabricar hidró geno adicional.

En la reforma de hidró geno al vapor, los gases desulfurados se mezclan con vapor sobrecalentado y se reforman en tubos que contienen un catalizador de base níquel. El gas reformado, compuesto de vapor, hidró geno, monó xido de carbono y dió xido de carbono, se enfría y se hace pasar por convertidores en los que el monó xido de carbono reacciona con el vapor y forma hidró geno y dió xido de carbono. El dió xido de carbono se lava con disoluciones de aminas y se ventila a la atmó sfera cuando las soluciones se reactivan mediante calentamiento. Cualquier resto de monó xido de carbono que quede en la corriente de producto se convierte en metano (vé ase la Figura 78.17).
Se realizará n inspecciones y comprobaciones si existe la posi- bilidad de que se averíen las vá lvulas debido a la presencia de contaminantes en el hidró geno. Deben controlarse los arrastres desde los lavadores cá usticos para prevenir la corrosió n en los precalentadores e impedirse que entren en los tubos de la unidad de reforma cloruros procedentes de la carga o del sistema de vapor y contaminen el catalizador. A veces se producen exposiciones por contaminació n del condensado con materiales de proceso (cá usticos y compuestos de aminas), así como por exceso de hidró geno, monó xido de carbono y dió xido de carbono. Existe riesgo de quemaduras por gases calientes y vapor sobrecalentado en caso de fuga.