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純水在電子元器件生產(chǎn)中的作用
一、純水在電子元器件生產(chǎn)中的作用
純水在電子工業(yè)主要是電子元器件生產(chǎn)中的重要作用日益突出，純水水質(zhì)已成為影響電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成品率及生產(chǎn)成本的重要因素之一，水質(zhì)要求也越來越高。在電子元器件生產(chǎn)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(chǎn)中純水的用途及對水質(zhì)的要求也不同。
在電解電容器生產(chǎn)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(chǎn)中，電子管陰極涂敷碳酸鹽，如其中混入雜質(zhì)，就會影響電子的發(fā)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(chǎn)中，其熒光屏內(nèi)壁用噴涂法或沉淀法附著一層熒光物質(zhì)，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(fā)光變色；含鐵在50ppb以上就會使發(fā)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(chǎn)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(chǎn)一個顯像管需用純水80kg[1]。液晶顯示器的屏面需用超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(zhì)，就會使液晶顯示電路發(fā)生故障，影響液晶屏質(zhì)量，導致廢、次品。顯像管、液晶顯示器生產(chǎn)對純水水質(zhì)的要求見表1。
表1顯像管、液晶顯示器用純水水質(zhì)
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在晶體管、集成電路生產(chǎn)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(shè)備的冷卻水，配制電鍍液等。集成電路生產(chǎn)過程中的80%的工序需要使用高純水清洗硅片，水質(zhì)的好壞與集成電路的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成品率關(guān)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(jié)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(qū)域變?yōu)?/font>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(chǎn)對純水水質(zhì)的要求見表2。
表2集成電路（DRAM）對純水水質(zhì)的要求[4][5][6]
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| 16K | 64K | 256K | 1M | 4M | 16M | ||||||||
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| 4 | 2.2 | 1.8 | 1.2 | 0.8 | 0.5 | ||||||||
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| 直徑（μm） | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0.08 | 0.05 | |||||||
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| ＜100 | ＜100 | ＜20 | ＜20 | ＜10 | ＜10 | ||||||||
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| ＜100 | ＜50 | ＜10 | ＜5 | ＜1 | ＜0.5 | ||||||||
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| ＞16 | ＞17 | ＞17.5 | ＞18 | ＞18 | ＞18.2 | ||||||||
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| ＜1000 | ＜500 | ＜100 | ＜50 | ＜30 | ＜10 | ||||||||
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| ＜500 | ＜200 | ＜100 | ＜80 | ＜50 | ＜10 | ||||||||
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| ＜1 | ＜1 | ＜0.8 | ＜0.5 | ＜0.1 | ＜0.1 | ||||||||
二、膜處理技術(shù)在純水制造中的應(yīng)用
純水制造中應(yīng)用的膜技術(shù)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純水制造中常用的膜技術(shù)
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與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)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(zhì)效率高、運行成本低等優(yōu)點，特別是幾種膜技術(shù)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(zhì)，滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)對高純水的需要，提供了有效而可靠的手段，而且也只有應(yīng)用了多種膜技術(shù)，才能生產(chǎn)出合格、穩(wěn)定的高純水，才能生產(chǎn)出大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模集成電路（LSI、VLSI、ULSI），從而使計算機、雷達、通訊、自動控制等現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用得以實現(xiàn)。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(jié)約酸、堿90%左右，使離子交換柱的周期產(chǎn)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(huán)境的污染，并可使純水水質(zhì)得到提高并長期穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，在我國電子工業(yè)引進的純水設(shè)備系統(tǒng)中，有RO的約占系統(tǒng)總數(shù)的90%，有UF的約占20%，有MF的幾乎為100%[8]，而EDI在我國國產(chǎn)的純水系統(tǒng)特別是早期投產(chǎn)的純水系統(tǒng)，以及為數(shù)眾多的對純水水質(zhì)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(tǒng)中占有相當?shù)谋壤?/font>
電子工業(yè)超純水系統(tǒng)