膜技术在电子工业纯水制造中的应用

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1、膜技术在电子工业纯水制造中的应用简介：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。　　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

2、，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，就会影响电子的发射，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

3、50ppb以上就会使发光变色、变暗、闪光跳跃；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、湿润、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

4、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

5、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

6、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

7、＜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.扩散理论同左滤膜筛滤作用同左作用         去除悬浊物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

8、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）3-8