膜技術在電子工業純水製造中的應用

摘要：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，純水水質已成爲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製各種溶液、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。
關鍵詞：膜技術 純水 　　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，純水水質已成爲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製各種溶液、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，電子管陰極塗敷碳酸鹽，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，其熒光屏內壁用噴塗法或沉澱法附着一層熒光物質，是鋅或其他金屬的硫化物組成的熒光粉顆粒並用硅酸鉀粘合而成，其配製需用純水，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，並會造成氣泡、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、沉澱、溼潤、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，如純水中存在着金屬離子、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。表1 顯像管、液晶顯示器用純水水質項目單位電阻率MΩ·cm(25t)細菌個/ml微粒個/mlTOCmg/LNa μg/LK μg/LCuμg/LFeμg/LZnμg/L黑白顯像管彩色顯像管液晶顯示器≥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　　在晶體管、集成電路生產中，純水主要用於清洗硅片，另有少量用於藥液配製，硅片氧化的水汽源，部分設備的冷卻水，配製電鍍液等。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係很大。水中的鹼金屬（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]，水中細菌高溫碳化後的磷（約佔灰分的20-50%）會使P型硅片上的局部區域變爲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。表2 集成電路（DRAM）對純水水質的要求[4][5][6]集成電路（DRAM）集成度16K64K256K1M4M16M相鄰線距（μm）微粒直徑（μm）個數（PCS/ml）＜100＜100＜20＜20＜10＜10細菌（CFU/100ML）＜100＜50＜10＜5＜1＜0.5電阻率（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、膜技術在純水製造中的應用　　純水製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。表3 純水製造中常用的膜技術