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1、膜技術在電子工業(yè)純水制造中的應用顧久傳(中國華晶電子集團公司,江蘇無錫)一、純水在電子元器件生產中的作用純水在電子工業(yè)主要是電子元器件生產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品質量、生產成品率及生產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中純水的用途及對水質的要求也不同。在電解電容器生產中,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,
2、因此其配液要使用純水。在顯像管和陰極射線管生產中,其熒光屏內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、漏光點等廢次品。在黑白顯像管熒光屏生產的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
3、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MΩ·cm(25t)細菌個/ml微粒個/mlTOCmg/LNa+μg/LK+μg/LCuμg/LFeμg/LZnμg/L黑白顯像管彩色顯像管液晶顯示器≥5≥5≥5≤5≤1≤1≤10(Φ>0.5μ)≤10(Φ>1μ)≤10(Φ>1μ)≤0.5≤0.5≤1≤10≤10≤10≤10≤10≤10≤8≤10≤10≤10≤10≤10≤10≤10≤10在晶體管、集成電路生產中,純水主要用于清洗硅片
4、,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品質量及生產成品率關系很大。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,Ⅲ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20-50%)會使P型硅片上的局部區(qū)域變?yōu)镹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
5、成電路生產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[4][5][6]集成電路(DRAM)集成度16K64K256K1M4M16M相鄰線距(μm)42.21.81.20.80.5微粒直徑(μm)0.40.20.20.10.080.05個數(shù)(PCS/ml)<100<100<20<20<10<10細菌(CFU/100ML)<100<50<10<5<1<0.5電阻率(μs/cm,25℃)>16>17>17.5>18>18>18.2TOC(ppb)<1000<500<100<50<30<10DO(ppb)<500<200<100<80<50<1
6、0Na+(ppb)<1<1<0.8<0.5<0.1<0.1二、膜技術在純水制造中的應用純水制造中應用的膜技術主要有電滲析(ED)、反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)、微濾(MF),其工作原理、作用等見表3。表3純水制造中常用的膜技術膜組件名稱EDRONFUFMF微孔孔徑5-50埃15-85埃50-1000埃(1μm)0.03-100μm工作原理離子選擇透過性??優(yōu)先吸附-毛細管理論??氫鏈理論??擴散理論同左濾膜篩濾作用同左作用去除無機鹽離子去除無機鹽離子,以及有機物、微生物、膠體、熱源、病毒等去除二價、三價離子,M>100的有機物,以及微生物、膠體
7、、熱源、病毒等去除懸濁物、膠體以及M>6000的有機物去除懸濁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)0.03-0.31-40.5-1.50.1-0.50.05-0.5水回收率(%)50-8050-7550-8590-95100使用壽命(年)3-83-53-53-53-6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前的預處理??RO、NF、UF前的保安過濾(3-10μm)??離子交換后濾除樹脂碎片(1μm)??UV后濾除細菌死體(0.2或0.45μm)?
8、?純水站終端過濾(0.03-0.45μm)與傳統(tǒng)的水