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電子半導體

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半導體芯片用水主要在于前端晶棒硅切片冷卻用水,基板晶圓片檢測清洗用水,中段晶圓片濺鍍、曝光、電鍍、光刻、腐蝕等工藝清洗,后段檢測封裝清洗。LED芯片主要是前段在MOCVD外延片生長用水,中段主要在曝光、顯影、去光阻清洗用水,后段檢測封裝用水。同時,半導體行業對TOC的要求較高。
電子半導體行業用水一般工藝
1.MMF+ACF+2RO+EDI+SMB
2.盤濾+ACF+UF+2RO+EDI+SMB
3.MMF+ACF+CAX+RO+MB+SMB

1.預處理系統

預處理系統作為反滲透的前處理,主要目的是去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機物等妨礙后續反滲透運行的雜質。

預處理的設備主要包括:原水箱、原水泵、多介質過濾器、活性炭過濾器等。

 

原水箱

原水首先流入原水箱。原水箱對原水的供給起到緩沖作用,協調原水的供給量與原水泵的輸入量。當原水的供應量超過原水泵的輸水量時,原水箱水滿,通過原水箱的液位元元控制使用原水供給停止。當原水供應量小于原水泵的輸水量時,原水箱空,原水泵停止運行,起到保護原水泵的作用。

 

原水泵

用于對原水加壓,為預處理系統提供動力源,該泵具有體積小,高效率,低噪音等特點。

 

加藥系統:(絮凝劑)

原水中投加入絮凝劑與原水中膠體、顆粒形成絮凝體,有利于在多介質過濾器中被過濾掉,提高過濾效果,進一步降低出水濁度,保證RO進水SDI≤2。

該設備占地小,安裝移動方便。就位后,只要接上水、電,即可使用,操作管理簡便,大大地減少操作人員的勞動強度。藥劑的投加隨高壓水泵的啟停而自動投加,藥劑添加量是可調的。

 

多介質過濾器

本系統是對原水中懸浮物、顆粒物及膠體等物質進行去除,同時對原水中的濁度、色度起到降低作用,它完全可能濾掉原水帶來的顆粒、藻類等可見物。

多介質過濾是一種先進的微絮凝過濾方式,純水一號提供的多介質過濾器含有材質各異的多層過濾介質,完全能濾除不溶于水中的雜質,保證SDI值不大于3,是后級RO的強有力保護屏。能更好的去除水中的懸浮物或非溶解性粒子(氧化物、濁度、顆粒物等),具有低成本,操作維護、管理方便等特點,特別是在降低原水中的濁度、污染指數等方面具有很好的效果。


多介質過濾器反洗周期時間為16-24小時。反洗以壓力參數設備來控制反沖洗周期,當進出水母管上的壓力差達到0.5kg/cm2時即停止運行進行反沖洗,反洗水可由單獨設置的反洗水泵供水控制和調節反洗水流量,反洗水強度應使濾層膨脹15-25%。反洗時送入壓縮空氣,擦洗濾料,其強度為30-50升/秒·米2,反洗水可用反滲透的濃水。

 

活性炭過濾器

市政自來水在經過消毒處理后,官網末梢的殘余余氯是一種強氧化劑,如果不加以去除,會對樹脂和反滲透造成不可逆轉的損壞.用活性炭進行吸附處理,可以非常徹底地去除余氯。活性炭不僅吸附能力強,而且吸附容量大,其主要原因就是其多孔結構,其比表面積高達500-700m2/g。正是由于活性炭具有發達的細孔結構和巨大的比表面積,因此可以完全吸附水中的余氯及吸附部分有機物,而且對色度、臭味也有較好的去除效果。

 

2.反滲透脫鹽水系統

反滲透系統承擔了主要的脫鹽任務。反滲透系統設備包括阻垢劑加藥裝置、保安過濾器、一級高壓泵、一級反滲透膜組、NaOH加藥裝置、二級高壓泵、二級反滲透膜組、化學清洗系統等。 


2.2.1阻垢劑加藥裝置 

阻垢劑加藥系統在反滲透進水中加入阻垢劑,防止反滲透濃水中碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結垢,堵塞反滲透膜。從而損壞膜元件的應用特性,因此在進入膜元件之前設置了阻垢劑投加裝置。阻垢劑是一種有機化合物質,除了能在朗格利爾指數(LSI) =2.6情況下運行之外,還能阻止SO42-的結垢,它的主要作用是相對增加水中結垢物質的溶解性,以防止碳酸鈣、硫酸鈣等物質對膜的阻礙,同時它也可以降低鐵離子堵塞膜的微孔。

本系統推薦使用進口PTP-0100復合阻垢劑,它具有:

1)抑制析出作用。

2)分散作用。

3)晶格扭曲作用。

4)絡合作用。


2.2.2 保安過濾器

經過前面的石英過濾器、活性炭過濾器之后,原水中大顆粒懸浮物已基本被除去,而一些小顆粒懸浮物則沒有被除去。在這里,再進行一次微濾,去除5μm以上的懸浮物,以保護RO膜不被堵塞。同時,一些活性炭細沫也被截留在反滲透系統之外。保安裝過濾器進出口設壓力指示表,當壓差增大到設定值時更換濾芯。

 

2.2.3 NaOH加藥裝置 

在二級反滲透高壓泵前加入NaOH,用以中和水中的CO2形成易于被RO膜脫除的Na2CO3。二氧化碳有兩種效果:首先CO2和Ca2+、Mg2+形成碳酸鹽類結垢,這種垢的形成與給水的離子濃度和PH有關。第二,由于CO2的電荷變化與PH值有關,而其被RO和EDI的除去都依賴于其電荷,他的去除效率是有變化的。即使較低的CO2都能顯著地降低產品水的電阻率。所以本工藝設計了加堿調PH值技術,大大提高了RO系統的產水水質,滿足EDI 裝置對其進水水質的要求,真正的發揮出EDI的先進性。 

 

2.2.4高壓泵

高壓泵是反滲透設備的主要動力設備,高壓泵設置有過熱保護,泵前后分別設置低、高壓保護開關。當高壓泵進水壓力低于設定值后,高壓泵停運,以保護高壓泵,當高壓泵出口壓力高于設定值后,高壓泵停運,以保護反滲透膜。

 

2.2.5清洗裝置

反滲透膜在長期運行中,表面會逐漸有進水中存在的各種污染物的沉積而引起膜的污染,這造成系統性能(脫鹽率和產水量)的下降,組件進出口壓差的升高;膜的定期清洗是防治膜污染的主要措施之一。

反滲透裝置在停運和化學清洗前,都需要進行低壓水沖洗;

在運行較長時間后,若壓差明顯增大,產水量明顯下降,則需要進行化學清洗。

清洗劑選用膜專用清洗藥劑,絕對無污染、無化學藥劑殘留;清洗裝置包括清洗水泵、清洗水箱以及清洗用精密過濾器等。

 

2.2.6反滲透裝置

反滲透系統主要去除水中溶解鹽類,同時去除一些有機大分子,前階段未去除的小顆粒等。包括:高壓泵、反滲透裝置、反滲透清洗系統等。

預處理系統產水進入反滲透膜組,在壓力作用下,大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜,經收集后成為產品水,通過產水管道進入后續設備;水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜,殘留在少量濃水中,由濃水管排出。

在反滲透裝置停運時,自動沖洗3-5分鐘,以去除沉積在膜表面的污垢,使裝置和反滲透膜得到有效保養。 

反滲透膜經過長期運行后,會積累某些難以沖洗的污垢,如有機物、無機鹽結垢等,造成反滲透膜性能下降。這類污垢必須使用化學藥品進行清洗才能去除,以恢復反滲透膜的性能。化學清洗使用反滲透清洗裝置進行,裝置包括一臺清洗液箱、清洗過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表。當膜組件受污染時,可以用它進行RO系統的化學清洗。 

 

2.2.7 RO產水箱 

用于儲存反滲透產水,起到緩沖和調節水量的作用,防止進水壓力波動,保證高壓泵的安全穩定運行,并通過控制系統實現與高壓泵的連鎖。通過水箱的調節可保證RO系統在清洗時有足夠的水量供應后段用水,實現24小時連續運行。

 

3.EDI高純水系統 


EDI精處理系統主要功能是深一層除去水中的鹽類和離子,使水的純度提高(電阻率≥15.0MΩ.CM);該裝置產出水水質穩定,產出的水質的電阻率可達16.0MΩ左右。

設備主要包括:EDI給水泵、紫外線殺菌器、精密濾器、EDI 裝置等。

 

3.3.1紫外線殺菌器

設置紫外線殺菌燈,將水中余留的少量細菌殺死,確保進入EDI系統的細菌指標達到進水要求。其紫外線波長為254nm,照射強度30000μws/cm2,使用壽命大于8000 h,殺菌率>99%。

紫外線殺菌的特點是:殺菌能力強,接觸時間短:設備簡單,操作管理方便,處理時不改變水的物理和化學性質;處理后的水無色、無味、無中毒的危害;不會增加像氯氣殺生時出現的氯離子,因此不會因帶入附加物而造成二次污染。

 

3.3.2精密過濾器

0.22μm 過濾器的作用是截留經紫外線殺菌器殺死的細菌尸體,防止進入EDI系統。過濾器中的濾芯,當過濾器進出口壓差大于設定值(通常為0.07~0.1Mpa)時應當更換。安裝濾芯時應上下對中,否則會損壞濾芯,更嚴重的會失去過濾作用。

 

3.3.3  EDI裝置 

EDI裝置是應用有反滲透系統之后,取代混合離子交換床的成熟技術具有產水品質穩定,運行費用低,操作管理方便。占地面積小及無有害廢水排放等優點。超純水制備工藝的發展方向,已被全世界主要水處理工程公司所認證。自1986年EDI技術工業化以來,已有數千套EDI投入支行,尤其在制藥、半導體、電力和光電等工業中得到了非常廣泛的應用。

 

EDI正常運行的最低條件:

以下是保證EDI正常運行的最低條件。為了使系統運行效果更佳,系統設計時應適當提高這些條件。

★給水:RO純水,一般水的電導率為4-30us/cm。

★PH:5.0-8.0(在此PH條件下,水硬度不能太高)

★溫度:5-35℃

★進水壓力:最大為4kg/cm2(60psi),最小為1.5kg/cm2(25psi)。

注意:組件壓力損失取決于流量和水溫。

 

EDI組件標準配置:

★出水壓力:濃水和電極水的出口壓力必須低于產品的出口壓力。

★硬度(以CaCO3計):最大為1.0ppm,建議采用0.1ppm。

★有機物:最大為0.05ppm。

★氧化劑:最大為0.05ppm(CL2),0.02ppm(03)。

★變價金屬:最大為 0.01 ppm Fe。

★二氧化硅:50-150ppb。

★二氧化碳CO2的總量:二氧化碳含量和PH值將明顯影響產品水電阻率。在大于10ppm時般應在EDI設備前安裝脫氣裝置。

 

4.拋光混床(SMB)系統

設置拋光混床是為了更好地降低EDI系統過程中未脫盡的陽離子、陰離子,防止管路系統的二次污染,滿足生產給水的需要,保證出水電阻率≥17.5-18.0MΩ.cm。拋光混床內裝填的樹脂為核級樹脂,失效后無需再生,直接更換。

在后續的水處理工藝中推薦采用拋光混合離子交換系統。這樣,一方面既可發揮樹脂交換容量大、無需再生等優越性,另一方面有利于保證出水水質(出水電阻率≥17.5-18.0MΩ),降低設備運行成本。


終端過濾器 

終端采用過濾精度為0.1微米的終端過濾裝置,以截留水中的微細顆粒和細菌尸體,保證出水的顆粒物含量指標滿足要求。該裝置濾芯采用0.1μm絕對過濾芯,并且過濾器罐體采用不銹鋼材質。

 

超純水的儲存、分配及滅菌

對于一個有經驗的水處理公司來講,確定科學合理的純水制備工藝流程,才能制備出既可以達到用戶所需純水的化學指標,又能滿足其物理質量標準的純水。實踐證明,如果出水水質不合格,多數情況出現在純水在儲存及分配過程中的細菌二次污染??茖W的設計純水儲存和分配二環節,是保證純水不受二次污染的重要手段。為此,純水一號設計了真正的大循環供水方式,設計了20-30%的循環量,且回水管路加裝回水紫外線,可有效的預防微生物污染。大循環管道采用低溶出物的C-PVC材質,減少純水在輸送過程中的微離子析出。

 

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