膜技術在電子工業(yè)純水制造中的應用

1、膜技術在電子工業(yè)純水制造中的應用簡介：純水在電子工業(yè)主要是電子元器件生產(chǎn)中的重要作用日益突 出，純水水質已成為影響電子元器件產(chǎn)品質量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成 本的重要因素之一，水質要求也越來越高。在電子元器件生產(chǎn)中，高 純水主要用作清洗用水及用來配制各種溶液、漿料，不同的電子元器 件生產(chǎn)中純水的用途及對水質的要求也不同。一、純水在電子元器件生產(chǎn)中的作用純水在電子工業(yè)主要是電子元器件生產(chǎn)中的重要作用日益突出， 純水水質已成為影響電子元器件產(chǎn)品質量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成本的 重要因素之一，水質要求也越來越高。在電子元器件生產(chǎn)中，高純水 主要用作清洗用水及用來配制各種溶液、漿料，不同的電子元器件生 產(chǎn)中純

2、水的用途及對水質的要求也不同。在電解電容器生產(chǎn)中，鋁箔及工作件的清洗需用純水，如水中含 有氯離子，電容器就會漏電.在電子管生產(chǎn)中，電子管陰極涂敷碳酸鹽, 如其中混入雜質，就會影響電子的發(fā)射，進而影響電子管的放大性能 及壽命，因此其配液要使用純水。在顯像管和陰極射線管生產(chǎn)中，其 熒光屏內(nèi)壁用噴涂法或沉淀法附著一層熒光物質，是鋅或其他金屬的 硫化物組成的熒光粉顆粒并用硅酸鉀粘合而成，其配制需用純水，如 純水中含銅在8ppb以上，就會引起發(fā)光變色；含鐵在50ppb以上就 會使發(fā)光變色、變暗、閃光跳躍；含有機物膠體、微粒、細菌等，就 會降低熒光層強度及其與玻殼的粘附力，并會造成氣泡、條跡、漏光 點等廢

3、次品。在黑白顯像管熒光屏生產(chǎn)的12個工序中，玻殼清洗、 沉淀、濕潤、洗膜、管頸清洗等5個工序需使用純水，每生產(chǎn)一個顯 像管需用純水80kg 1。液晶顯示器的屏面需用純水清洗和用純水 配液，如純水中存在著金屬離子、微生物、微粒等雜質，就會使液晶 顯示電路發(fā)生故障，影響液晶屏質量，導致廢、次品。顯像管、液晶 顯示器生產(chǎn)對純水水質的要求見表1。表1顯像管、液晶顯示器用純水水質項目單位電阻率MQcm(25t)細菌個/ml微粒個/mlTOCmg/LNa+ug/LK+ug/LCuug/LFeug/LZnug/L黑白顯像管彩色顯像管液晶顯示N5N5N5W5W1W1W10 ( 0o5u)W10 (1U)W10

4、(1U)W05W0.5W1W10W10W10W10W10W10W8W10W10W10W10W10W10W10W10器在晶體管、集成電路生產(chǎn)中，純水主要用于清洗硅片，另有少量 用于藥液配制，硅片氧化的水汽源，部分設備的冷卻水，配制電鍍液 等。集成電路生產(chǎn)過程中的80%的工序需要使用高純水清洗硅片，水 質的好壞與集成電路的產(chǎn)品質量及生產(chǎn)成品率關系很大。水中的堿金 屬（K、Na等）會使絕緣膜耐壓不良，重金屬（Au、Ag、Cu等）會使 PN結耐壓降低，111族元素（B、Al、Ga等）會使N型半導體特性惡化， V族元素（P、As、Sb等）會使P型半導體特性惡化2，水中細菌高 溫碳化后的磷（約占灰分的20

5、-50%）會使P型硅片上的局部區(qū)域變 為N型硅而導致器件性能變壞3,水中的顆粒（包括細菌）如吸附在 硅片表面，就會引起電路短路或特性變差。集成電路生產(chǎn)對純水水質 的要求見表2。表2 集成電路（DRAM）對純水水質的要求456集成電路（DRAM ）集成度16K64K256K1M4M16M相鄰線距（um）42.21.81.20.80。5微粒直徑（um）0.40。20。20。10。080.05個數(shù)（PCS/ml）10010020201010細菌(CFU/100ML)100501051161717。5181818.2TOC(ppb)1000500100503010DO(ppb)500200100805

6、010Na+ (ppb)110.80.50.1 6000 的 有機物組件形式膜堆式大 多為卷式， 少量為中 空纖維同左大 多為中空 纖維，少量 為卷式摺迭濾筒式工作壓力（Mpa）0。030.31-40.51。50.1-0.50.05-0。5水回收率（%）50-805075508590-95100使用壽命（年）3835353536個月水站位置除鹽工序除鹽工序除鹽工序RO前的軟化大 多為純水 站終端精 處理，少數(shù) 為RO前的RO、NF、UF 前的保安過濾（310um）離子交換后濾預處理除樹脂碎片 (1um)3。UV后濾除細菌 死體(0.2或 0.45um)4。純水站終端過 濾(0.03-0.45

7、um)與傳統(tǒng)的水處理技術相比,膜技術具有工藝簡單、操作方便、易 于自動控制、能耗小、無污染、去除雜質效率高、運行成本低等優(yōu)點， 特別是幾種膜技術的配合使用，再輔之以其他水處理工藝，如石英砂 過濾、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等，為去除水中的各 種雜質，滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)對高純水的需要，提供了有效而可 靠的手段，而且也只有應用了多種膜技術，才能生產(chǎn)出合格、穩(wěn)定的 高純水，才能生產(chǎn)出大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路(LSI、VLSI、 ULSI)，從而使計算機、雷達、通訊、自動控制等現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā) 展和應用得以實現(xiàn)。值得一提的是：當原水的含鹽量大于400mg/L時， 純水制造的除鹽

8、工序采用RO一離子交換工藝后，比早先單用離子交換 可節(jié)約酸、堿90%左右，使離子交換柱的周期產(chǎn)水量提高10倍左右 7,事實證明，可以降低純水制造的運行費用和制水成本，可以減少 工人的勞動強度，可以減少對環(huán)境的污染，并可使純水水質得到提高 并長期穩(wěn)定.據(jù)統(tǒng)計，在我國電子工業(yè)引進的純水制造系統(tǒng)中，有RO 的約占系統(tǒng)總數(shù)的90%,有UF的約占20%，有MF的幾乎為100%8, 而ED在我國國產(chǎn)的純水系統(tǒng)特別是早期投產(chǎn)的純水系統(tǒng)，以及為數(shù) 眾多的對純水水質要求不高的一般電子元器件（如電阻、電容、黑白 顯像管、電子管等）制造廠的純水系統(tǒng)中占有相當?shù)谋壤?。文檔為個人收集 整理，來源于網(wǎng)絡本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，

9、請勿用作商業(yè)用途三、微電子工廠純水站使用膜技術實況現(xiàn)以某微電子工廠中的某一純水站使用膜技術的實況，說明膜技 術在電子工業(yè)純水制造中的應用.其純水制造系統(tǒng)工藝流程見圖1。前級UF前級UF是用于去除水中的懸濁物、膠體及有機物，降低水的SDI 值，確保RO的安全運行。前級UF有5組，每組45根組件，共225 根組件，進水280m3/h，透過水250m3/h，濃縮水排放，回收率約90%。 UF組件為美國Romicon公司生產(chǎn)，型號HFBZ20PM80,組件直徑 5in，長43in，內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil （0.51mm），共 有2940根纖維，膜面積132ft2，膜材料為PS（聚砜），截

10、留分子量8 萬。UF前采用5um保安過濾器。一級 RO水中加入還原劑N氣SO3 （加藥量為水中余氯值的1。8倍）以防止 余氯氧化腐蝕RO膜，加入防垢劑（NaPO3）6 （加藥量為5ppm）以防 止CaCO3、CaSO4等在RO膜上結垢，再經(jīng)5um保安過濾器后由高壓泵 打進一級RO。一級RO有4組，均為二段。其中三組為每組8根膜容 器，呈（5+3）排列，第4組為11根膜容器,呈（8+3）排列，膜容器 由FRP （玻璃鋼）制成，每根內(nèi)裝6個RO元件，總共為210個RO元 件，進水250m3/h，透過水188m3/h，濃縮水排放，回收率為75%，脫 鹽率90%（初始脫鹽率99%），操作壓力1.55M

11、pa.RO元件為美國 HYDRANAUTICS（海德能）公司生產(chǎn)，型號CPA3.元件直徑8in，長40in， 卷式膜，膜面積400ft2，膜材料為芳香聚酰胺復合膜，元件脫鹽率 N99。5%。二級 RO一級RO水箱出水中一部分進入A系統(tǒng)，先加NaOH （CP級）調(diào)節(jié) pH為8.2-8.6,使水中CO2生成HCO3-，被二級RO除去，以減輕混床離 子交換的負擔，采用二級RO可以使混床再生周期延長一倍，減少再生 酸堿耗量，并可進一步去除TOC和膠體物質.二級RO前采用3um保 安過濾器，二級RO為一組三段，共10根膜容器，按（6+3+1）排列， 每根容器內(nèi)裝6 只 RO元件，共60 只 RO元件，進

12、水70m3/h，出水62m3/h， 濃水排至超濾水箱，回收率為90%，脫鹽率70%（初始脫鹽率 80%），RO元件的生產(chǎn)廠、型號與一級RO相同。4。后級UF后級UF是用于去除水中的微粒、微生物、膠體、有機物等的終 端過濾設備。A系統(tǒng)后級UF為3組，每組18支，共54支組件，進水92m3/h， 出水90 m3/h，濃水排至一級RO水箱，回收率約98%。UF組件為美國 Romicon公司生產(chǎn)，型號HFT3220PM10，組件直徑5in,長43in， 內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil（0。51mm），共有2940根纖維， 膜面積132ft2，膜材料為PS （聚砜），截留分子量1萬。B系統(tǒng)后級UF為8組，每組9支,共72支組件，進水168血/h， 出水164 m3/h,回收率約98%，UF組件制造廠及型號與A系統(tǒng)后級 UF相同.C系統(tǒng)后級UF有3支組件，進水4 m3/h，出水3。9 m/h，回收 率約98%，UF元件為美國HYDRANAUTICS公司生產(chǎn)，型號 4040FTV-2120，組件直徑3.94in，長40in，卷式膜，膜面積55ft2, 膜材料為聚烯烴，截留分子量5萬。5。微濾本系統(tǒng)的微濾可分為三類，第一類為前級UF、RO前的保安過濾 器，用于去除水中的懸濁物微粒，降低水的S