膜技术在电子工业纯水制造中的应用

膜技术在电子工业纯水制造中的应用一、纯水在电子元器件生产中的作用纯水在电子工业主要是电子元器件生产中的重要作用日益突出，纯水水质已成为影响电子元器件产品质量、生产成品率及生产成本的重要因素之一，水质要求也越来越高。在电子元器件生产中，高纯水主要用作清洗用水及用来配制各种溶液、浆料，不同的电子元器件生产中纯水的用途及对水质的要求也不同。在电解电容器生产中，铝箔及工作件的清洗需用纯水，如水中含有氯离子，电容器就会漏电。在电子管生产中，电子管阴极涂敷碳酸盐，如其中混入杂质，就会影响电子的放射，进而影响电子管的放大性能及寿命，因此其配液要使用纯水。在显像管和阴极射线管生产中，其荧光屏内壁用喷涂法或沉淀法附着一层荧光物质，是锌或其他金属的硫化物组成的荧光粉颗粒并用硅酸钾粘合而成，其配制需用纯水，如纯水中含铜在8ppb以上，就会引起发光变色；含铁在50ppb以上就会使发光变色、变暗、闪光跳动；含有机物胶体、微粒、细菌等，就会降低荧光层强度及其与玻壳的粘附力，并会造成气泡、条迹、漏光点等废次品。在黑白显像管荧光屏生产的12个工序中，玻壳清洗、沉淀、潮湿、洗膜、管颈清洗等5个工序需使用纯水，每生产一个显像管需用纯水80kg[1]。液晶显示器的屏面需用纯水清洗和用纯水配液，如纯水中存在着金属离子、微生物、微粒等杂质，就会使液晶显示电路发生故障，影响液晶屏质量，导致废、次品。显像管、液晶显示器生产对纯水水质的要求见表1。表1

显像管、液晶显示器用纯水水质

项目单位电阻率MΩ·cm(25t)细菌个/ml微粒个/mlTOCmg/LNa+μg/LK+μg/LCuμg/LFeμg/LZnμg/L黑白显像管彩色显像管液晶显示器≥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

在晶体管、集成电路生产中，纯水主要用于清洗硅片，另有少量用于药液配制，硅片氧化的水汽源，部分设备的冷却水，配制电镀液等。集成电路生产过程中的80%的工序需要使用高纯水清洗硅片，水质的好坏与集成电路的产品质量及生产成品率关系很大。水中的碱金属（K、Na等）会使绝缘膜耐压不良，重金属（Au、Ag、Cu等）会使PN结耐压降低，Ⅲ族元素（B、Al、Ga等）会使N型半导体特性恶化，Ⅴ族元素（P、As、Sb等）会使P型半导体特性恶化[2]，水中细菌高温碳化后的磷（约占灰分的20-50%）会使P型硅片上的局部区域变为N型硅而导致器件性能变坏[3]，水中的颗粒（包括细菌）如吸附在硅片表面，就会引起电路短路或特性变差。集成电路生产对纯水水质的要求见表2。表2

集成电路（DRAM）对纯水水质的要求[4][5][6]

集成电路（DRAM）集成度16K64K256K1M4M16M相邻线距（μm）42.21.81.20.80.5微粒直径（μm）0.40.20.20.10.080.05个数（PCS/ml）＜100＜100＜20＜20＜10＜10细菌（CFU/100ML）＜100＜50＜10＜5＜1＜0.5电阻率（μs/cm，25℃）＞16＞17＞17.5＞18＞18＞18.2TOC(ppb)＜1000＜500＜100＜50＜30＜10DO(ppb)＜500＜200＜100＜80＜50＜10Na+(ppb)＜1＜1＜0.8＜0.5＜0.1＜0.1

二、膜技术在纯水制造中的应用纯水制造中应用的膜技术主要有电渗析（ED）、反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF），其工作原理、作用等见表3。表3

纯水制造中常用的膜技术

膜组件名称EDRONFUFMF微孔孔径

5-50埃15-85埃50-1000埃（1μm）0.03-100μm工作原理离子选择透过性1.优先吸附-毛细管理论2.氢链理论3.集中理论同左滤膜筛滤作用同左作用去除无机盐离子

去除无机盐离子，以及有机物、微生物、胶体、热源、病毒等

去除二价、三价离子，M＞100的有机物，以及微生物、胶体、热源、病毒等

去除悬浊物、胶体以及M＞6000的有机物去除悬浊物组件形式膜堆式

大多为卷式，少量为中空纤维同左

大多为中空纤维，少量为卷式

摺迭滤筒式工作压力（Mpa）0.03-0.31-40.5-1.50.1-0.50.05-0.5水回收率（%）50-8050-7550-8590-95100使用寿命（年）3-83-53-53-53-6个月水站位置除盐工序除盐工序1.除盐工序2.RO前的软化

大多为纯水站终端精