純水在電子工業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。MBR膜告訴大家:
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。
一、純水在電子元器件生產中的作用
純水在電子工業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,就會引起發光變色;含鐵在50ppb以上就會使發光變色、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,如純水中存在著金屬離子、微生物、微粒等雜質,就會使液晶顯示電路發生故障,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。
在晶體管、集成電路生產中,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。集成電路生產對純水水質的要求見表2。
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。
工作原理
離子選擇透過性
1.優先吸附-毛細管理論
2.氫鏈理論
3.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、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
1.除鹽工序
2.RO前的軟化
大多為純水站終端精處理,少數為RO前的預處理
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后濾除細菌死體(0.2或 0.45μm)
4.純水站終端過濾(0.03-0.45μm)
與傳統的水處理技術相比,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,滿足日益發展的電子工業對高純水的需要,提供了有效而可靠的手段,而且也只有應用了多種膜技術,才能生產出合格、穩定的高純水,才能生產出大規模、超大規模、甚大規模集成電路(LSI、VLSI、ULSI),從而使計算機、雷達、通訊、自動控制等現代電子工業的發展和應用得以實現。值得一提的是:當原水的含鹽量大于400mg/L時,純水制造的除鹽工序采用RO-離子交換工藝后,比早先單用離子交換可節約酸、堿90%左右,使離子交換柱的周期產水量提高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,可以減少對環境的污染,并可使純水水質得到提高并長期穩定。據統計,在我國電子工業引進的純水制造系統中,有RO的約占系統總數的90%,有UF的約占20%,有MF的幾乎為100%[8],而ED在我國國產的純水系統特別是早期投產的純水系統,以及為數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)制造廠的純水系統中占有相當的比例。