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(zhì)已成為影響電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成本的重要因素之一,水質(zhì)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(zhì)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(zhì),就會影響電子的發(fā)射,進(jìn)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(zhì),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(jī)物膠體、微粒、細(xì)菌等,就會降低熒光層強(qiáng)度及其與玻殼的粘附力,并會造成氣泡、條跡、漏光點(diǎn)等廢次品。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(zhì),就會使液晶顯示電路發(fā)生故障,影響液晶屏質(zhì)量,導(dǎo)致廢、次品。顯像管、液晶顯示器生產(chǎn)對純水水質(zhì)的要求見表1。
表1?? 顯像管、液晶顯示器用純水水質(zhì)
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項(xiàng)目單位 | 電阻率 MΩ·cm (25t) | 細(xì)菌 個/ml | 微粒 個/ml | TOC mg/L | Na+ μg/L | K+ μg/L | Cu μg/L | Fe μg/L | Zn μg/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 |
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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(shè)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(zhì)的好壞與集成電路的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成品率關(guān)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(jié)耐壓降低,Ⅲ族元素(B、Al、Ga等)會使N型半導(dǎo)體特性惡化,Ⅴ族元素(P、As、Sb等)會使P型半導(dǎo)體特性惡化[2],水中細(xì)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(dǎo)致器件性能變壞[3],水中的顆粒(包括細(xì)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(zhì)的要求見表2。
表2? 集成電路(DRAM)對純水水質(zhì)的要求[4][5][6]
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集成電路(DRAM)集成度 | 16K | 64K | 256K | 1M | 4M | 16M | |
相鄰線距(μm) | 4 | 2.2 | 1.8 | 1.2 | 0.8 | 0.5 | |
微粒 | 直徑(μm) | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.08 | 0.05 |
個數(shù)(PCS/ml) | <100 | <100 | <20 | <20 | <10 | <10 | |
細(xì)菌(CFU/100ML) | <100 | <50 | <10 | <5 | <1 | <0.5 | |
電阻率(μs/cm,25℃) | >16 | >17 | >17.5 | >18 | >18 | >18.2 | |
TOC(ppb) | <1000 | <500 | <100 | <50 | <30 | <10 | |
DO(ppb) | <500 | <200 | <100 | <80 | <50 | <10 | |
Na+(ppb) | <1 | <1 | <0.8 | <0.5 | <0.1 | <0.1 |
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二、膜技術(shù)在純水制造中的應(yīng)用
純水制造中應(yīng)用的膜技術(shù)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(shù)
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膜組件名稱 | ED | RO | NF | UF | MF |
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 | 1.優(yōu)先吸附-毛細(xì)管理論 2.氫鏈理論 3.擴(kuò)散理論 | 同左 | 濾膜篩濾作用 | 同左 |
作用 | 去除無機(jī)鹽離子 | ??? 去除無機(jī)鹽離子,以及有機(jī)物、微生物、膠體、熱源、病毒等 | ??? 去除二價、三價離子,M>100的有機(jī)物,以及微生物、膠體、熱源、病毒等 | ??? 去除懸濁物、膠體以及M>6000的有機(jī)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) | 0.03-0.3 | 1-4 | 0.5-1.5 | 0.1-0.5 | 0.05-0.5 |
水回收率(%) | 50-80 | 50-75 | 50-85 | 90-95 | 100 |
使用壽命(年) | 3-8 | 3-5 | 3-5 | 3-5 | 3-6個月 |
水站位置 | 除鹽工序 | 除鹽工序 | 1.除鹽工序 2.RO前的軟化 | ??? 大多為純水站終端精處理,少數(shù)為RO前的預(yù)處理 | 1.RO、NF、UF前的保安過濾(3-10μm) 2.離子交換后濾除樹脂碎片(1μm) 3.UV后濾除細(xì)菌死體(0.2或 0.45μm) 4.純水站終端過濾(0.03-0.45μm) |