超高純水技術(shù)在電子業(yè)的使用

前言

我們在為大量電子業(yè)客戶(hù)服務(wù)過(guò)程中發(fā)現電導率已不是判定水質(zhì)好壞的唯一標準，而應更加注意粒子、二氧化硅對純水水質(zhì)的影響。

電子工業(yè)有大量的產(chǎn)品，其范圍從陰極射線(xiàn)管到諸如二極管和晶體管的離散裝置，直至公稱(chēng)特征尺寸小于0.5μm的最復雜的集成電路。集成電路的生產(chǎn)，特別是現代化的生產(chǎn)，有區別于任何工業(yè)和應用對高純度水的要求。鍋爐的水質(zhì)要求是用離子的含量表示的，并未涉及粒子的細菌。但電子工業(yè)需要考慮水的所有污染物，包括離子、有機物、粒子和二氧化硅（HaShimoto等1990）。一般來(lái)說(shuō)，電子工業(yè)用超純水作表面清洗。在集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，裸露的硅經(jīng)歷多達30或40道生產(chǎn)工序；在每一道工序中，導電的或絕緣的材料層被加到硅的表面。因此，在下一層加上之前，需用腐蝕性的化學(xué)藥品，如硫酸、氫氟酸蝕刻掉表面的一部分。

為了保證徹底地漂洗和移除硅片表面的化學(xué)藥物，在整個(gè)化學(xué)蝕刻各工序間都需用超純水。其他的電子產(chǎn)品制造過(guò)程也包括表面清洗，但集成電路的尺寸大小，以致水中微量的污染物能使硅片表面附上大量雜質(zhì)，使電路鈍化。諸如鈉離子和氯化物能吸附進(jìn)電路的某些層內，因而改變了裝置的電特性及最終產(chǎn)品的性質(zhì)。水中的有機物有表面活性的趨勢，因而向表面遷移，并和表面締合。即使低含量溶解的有機物也能附著(zhù)在集成電路上，從而破壞后續層的位置。諸如細菌等粒子的尺寸無(wú)疑地能超過(guò)更小的集成電路的特性尺寸，從而毀壞附加層，或在相鄰電路間產(chǎn)生電的短路。

二氧化硅的去除

二氧化硅具有不同于水中其他無(wú)機污染物的性質(zhì)。二氧化硅是非離子性的物質(zhì)；在大多數進(jìn)料水中，具有可檢出量的濃度。它能以單個(gè)分子或聚合成一定分子量的膠體存在。在一定的濃度和PH條件下，二氧化硅會(huì )沉淀形成單個(gè)粒子。對此單個(gè)粒子的去除，IX是無(wú)能為力的；但是RO對粒狀二氧化硅的去除是完全有效的，同時(shí)也能去除溶解的二氧化硅。

高純水系統中的問(wèn)題

因為RO系統是復雜的，高度工程監督的，有運動(dòng)部件的機械過(guò)程，所以它們同所有的設備系統一樣，受制于同樣的缺點(diǎn)。但是，高純系統的某些特性涉及特殊的問(wèn)題，為了避免對水質(zhì) 的嚴重的負面影響，在設計和操作階段必須慎審地注意這些特殊的問(wèn)題。

1、再污染

在設計和開(kāi)始工作階段必須強調這個(gè)問(wèn)題。為了保證良好的性能，組件的制造材料應該在整個(gè)加工過(guò)程中保持潔凈狀態(tài)。從制造不當的膜上漂洗掉粒子是極端困難的。在裝膜之前，應該仔細漂洗RO的管件和壓力容器。添加消毒劑，如過(guò)氧化氫，在最初漂洗期間能夠幫助去除這類(lèi)粒子。當然，如同任何化學(xué)試劑一樣，這些氧化劑的濃度應保持低于會(huì )使RO單元的結構材料降解的濃度。
若可能的話(huà)，RO單元一經(jīng)操作，就應保持連續運作。長(cháng)時(shí)間停工，由于細菌在透過(guò)液流道中的大量繁殖而產(chǎn)生粒子聚集。當RO單元重新使用時(shí)，產(chǎn)品水的細菌污染將明顯增加，需耗費很多時(shí)間沖洗。心要求獲得盡可能好的水質(zhì)場(chǎng)合，必須將RO產(chǎn)品水返至RO單元入口，以保證系統100%時(shí)間操作。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

2、膜旁路

當水通過(guò)膜流動(dòng)，而不是繞過(guò)膜流動(dòng)時(shí)，可以體現RO的許多優(yōu)點(diǎn)。在關(guān)注去除離子物質(zhì)的場(chǎng)合，膜旁路會(huì )降低產(chǎn)品水的質(zhì)量，增加精處理工序的費用。這尚不是嚴重的問(wèn)題。然而，RO用作減少粒子的場(chǎng)合，特別是半導體制造中，旁路問(wèn)題便是一個(gè)嚴重的問(wèn)題了。在即使只有很小量的水發(fā)生膜旁路的情況下，產(chǎn)品水中的粒子濃度也會(huì )增加許多倍。

膜旁路主要由兩個(gè)條件導致。第一，是膜片之間縫隙密封不嚴，它使進(jìn)料水不首先通過(guò)膜而由膜片之間的咸水側流入透過(guò)液流道。這種情況較少見(jiàn)，最常見(jiàn)的是由產(chǎn)品水返回流入膜間的透過(guò)液隔網(wǎng)的透過(guò)水的流動(dòng)造成的。若有足夠的壓力發(fā)生此回流，則膜間的縫隙將爆裂。若該回流是明顯的，并影響許多組件，則組件性能的下降會(huì )立即顯現出來(lái)。雖然縫隙受到破壞會(huì )發(fā)生這種情況，但是除非仔細監控RO單元，否則使用者覺(jué)察不出。
能夠發(fā)生這類(lèi)情況的原因如下。當RO單元的透過(guò)液排入位于較高高度的貯藏時(shí)，貯藏中水的位頭能有足夠的壓力引起回流，即可破壞膜間的縫隙。通常在RO透過(guò)液的排放處安裝單向閥；但是有時(shí)即使加單向閥，正常操作還是常遭破壞，結果會(huì )使大量的透過(guò)液泄漏，從而損害組件。

引起膜旁路的最常遇到的問(wèn)題是O形密封環(huán)的泄漏。每個(gè)膜單元的兩端都有用O形環(huán)密封的連接器。這是一個(gè)經(jīng)濟的密封方法，在合適的情況下是十分有效的。但是，為了使O形環(huán)密封嚴格，密封的部件必須是靜止固定的，但在RO壓力容器中，這不容易作到，當泵啟動(dòng)時(shí)，壓力容器中的壓力增加，容器拉伸。同時(shí)，由于在咸水流道中水流動(dòng)的拖曳，所有有力作用在膜單元上。由此引起膜單元在咸水流動(dòng)方向上移動(dòng)。

3、結論

高純水生產(chǎn)，必須嚴格控制粒子、細菌和TOC含量是應用的關(guān)鍵過(guò)程。RO膜的質(zhì)量必須不斷改進(jìn)，工程公司必須加強對RO及超高純水系統的應用、設計和操作更多的了解。  來(lái)源：谷騰水網(wǎng)