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前言隨著電子工業(yè)的發(fā)展，在芯片的生產(chǎn)加工過程中，對于水質(zhì)的要求也越來越高。為了保證生產(chǎn)出超大規(guī)模的集成電路，除高純原材料、高純氣體、高純化學(xué)藥品外，高純水也是其中最關(guān)鍵的因素之一。高純水系統(tǒng)是將一般的市政用水處理成對不同離子的含量和顆粒度都有很高要求的超純水。超純水系統(tǒng)總體來說一般可分為三個部分：超純水制造區(qū)(CUB部分)、超純水拋光循環(huán)區(qū)(FAB部分)、超純水輸送管網(wǎng)(FAB各使用區(qū))。其中超純水制造區(qū)最為復(fù)雜，其又可分為:預(yù)處理、一次純水處理、超純水處理三個部分。①預(yù)處理部分主要包括：砂濾、活性碳塔（有的廠商在 砂 濾前還增設(shè)反應(yīng)槽、氣浮池）、超微濾等；②一次純水處理部分主要包括：陰陽離子交換塔、脫氣塔(DG)、保安過濾器、紫外線殺菌器及多級反滲透等；③超純水處理部分主要包括:MDG（脫氧膜組）、TOC-UV殺菌器、拋光混床(SMB)及終端過濾器等；考慮到在向工藝設(shè)備輸送高純水過程中，輸水管道會對水質(zhì)再次造成污染，因而在FAB內(nèi)一般都設(shè)立拋光循環(huán)系統(tǒng)。拋光循環(huán)系統(tǒng)主要以SMB為核心，再加上終端超濾設(shè)備(UF),以除去在向工藝生產(chǎn)線輸送純水的過程中管網(wǎng)溶入水中的雜質(zhì)。

一、超純水制造的 部分 

工藝流程簡介（一）

預(yù)處理部分預(yù)處理主要是指對原水進(jìn)行有效的加工處理，提取符合RO 部分的要求進(jìn)行給水，預(yù)處理主要是用來將原水中的膠體和懸浮物進(jìn)行去除，從而使得SDI≤5；同時(shí)，將游離氯等氧化性物質(zhì)、部分有機(jī)物等去除，從而降低LSI，防止出現(xiàn)各種碳酸鹽結(jié)垢。在超純水制造工藝中，常用的傳統(tǒng)方式主要是利用多介質(zhì)過濾器+活性炭過濾器來作為超純水系統(tǒng)的預(yù)處理部分。而半導(dǎo)體廠主要采用粗過濾器+超濾裝置來作為超純水系統(tǒng)的預(yù)處理部分，具體原因如下：①由于傳統(tǒng)的處理方式 SDI 值不能有效的進(jìn)行控制，一般情況下SDI>5，不利于后期的系統(tǒng)運(yùn)行，而采用超濾裝置的SDI 就比較穩(wěn)定，則可以有效的保證后期系統(tǒng)的運(yùn)行；②與傳統(tǒng)的預(yù)處理相比，超濾裝置的占地面積比較少，可以有效 地 節(jié)約建筑費(fèi)用與成本；③與傳統(tǒng)的處理方式相比，超濾裝置的更換更為方便；④伴隨著超濾技術(shù)的不斷深入與發(fā)展，超濾技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善，均能穩(wěn)定安全地進(jìn)行運(yùn)行，且超濾膜的價(jià)格明顯降低，在一次性投資與維護(hù)費(fèi)用上與傳統(tǒng)的預(yù)處理相差不多。

超濾預(yù)處理（二）

反滲透部分在反滲透部分主要使用雙級反滲透工藝，可以有效的確保后續(xù)工藝的穩(wěn)定性與安全性。雙級反滲透不僅可以將原水中的99%的懸浮物和膠體進(jìn)行去除，還可以去除98%以上的溶解鹽、微生物、部分CO2以及TOC。其中雙級反滲透工藝主要是將雙級反滲透進(jìn)行拆分，這樣就可以有效的確保系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，即使再進(jìn)行更換反滲透膜或者清洗中，就不會導(dǎo)致整個工廠進(jìn)行停水，可保證關(guān)鍵部分進(jìn)行持續(xù)用水，在一級反滲 透前增加SBS（還原劑）和MDC（阻垢劑）等裝置 ，可以有效的確保一級反滲透系統(tǒng)安全的運(yùn)行；而對一級與二級反滲透之間添加加堿裝置可以有效的提高對原水的CO2 去除。

（三）電去離子部分  

在對反滲透出水中進(jìn)行深度脫鹽時(shí)，電阻率能一般要大于15MΩ*cm，近年來，最常用的兩種電去離子深度除鹽裝置有EDI、CEDI等這兩個模塊。

（四）拋光混床部分

由于超純水對水質(zhì)的要求比較高，所以在純水箱后的輸送管道上添加拋光混床，這樣就可以有效的確保超純水系統(tǒng)在產(chǎn)水的過程中比較穩(wěn)定，而在實(shí)際應(yīng)用中，一般都采用雙級拋光混床。

（五）UV殺菌器、TOC 脫除器

在電去離子部分前一般會布置UV殺菌器，紫外線波長為254nm，可有效的將水中的微生物與細(xì)菌殺死，避免細(xì)菌污染。而TOC脫除器主要布置在拋光混床前，紫外線的波長為185nm催化，通過對水中的有機(jī)物進(jìn)行有效的氧化降解，從而確保產(chǎn)水的TOC<100ppb。

二、超純水系統(tǒng)中各階段常用管材

在超純水系統(tǒng)中管材的選用也非常重要，既要能做到保證水質(zhì)、又應(yīng)該做到經(jīng)濟(jì)合理。超純水系統(tǒng)中常用管材主要包括:PVC、SUS304、CPVC、SUS316及PVDF等管材。一般在超純水制造區(qū)預(yù)處理階段多采用PVC管或SUS304管。設(shè)備面管一般采用內(nèi)襯膠鋼管(SGPRL),對于水泵等產(chǎn)生震動的動力設(shè)備周邊采用SUS304管；

在一次純水階段主流程采用PVC管或SUS304管。高壓泵與反滲透(RO)之間，由于壓力高所以必須采用SCH80的SUS304管及耐壓2.0MPa級的法蘭。

由于RO對水溫有一定的要求，因而一般在RO之前有熱交換器，其周邊也應(yīng)該采用SUS304管；在超純水制造階段，主流程一般應(yīng)采用SUS316管和CPVC管；拋光循環(huán)區(qū)主流程一般采用SUS316管(焊接連接，并要求雙面成型）和PVDF管，超純水回收管道采用CPVC管。在以上水處理各階段廢水排放管道均采用普通PVC管；在純水制造過程中酸堿等加藥管線，應(yīng)采用耐沖擊PVC管；純水系統(tǒng)中使用的氮?dú)庀到y(tǒng)采用SUS304管，超純水拋光系統(tǒng)所用氮?dú)夤艿啦捎肧US316管；壓縮空氣系統(tǒng)在純水系統(tǒng)中作為氣動閥開關(guān)動力，一般采用SUS304管或SGP管，當(dāng)采用SGP管時(shí)進(jìn)入電氣盤前需加過濾器。

三、超純水系統(tǒng)管道施工的特殊工藝

CPVC 和 PVDF管材在金屬離子及有機(jī)碳的析出、無微細(xì)粒子、無活菌繁殖等方面，都能滿足超純水系統(tǒng)的要求。管材及附件的加工封裝都是在超潔凈環(huán)境中進(jìn)行的，因而這兩種管道的施工也有一定的特殊性。

CPVC管道粘接應(yīng)采用日本產(chǎn)85號（最新型號應(yīng)該是90號）塑料管用膠水。管道切割應(yīng)采用電動帶鋸式管道切割鋸或旋轉(zhuǎn)式割管器，盡量避免用手鋸（因?yàn)槭咒徢泄芄芏嗣潭嚯y處理）。切口的毛刺一定要清除干凈，且要對管端進(jìn)行2～3mm的倒角，以免粘接時(shí)膠水被刮入承口內(nèi)，造成因人為施工不當(dāng)減小粘接面使管道粘接部位泄漏。管件和管道粘接面涂膠一定要均勻，涂膠前對管件的內(nèi)面及管道的外面先用白布去除外表灰塵，再用無塵布蘸丙酮進(jìn)行脫脂清洗。

CPVC管道粘接施工嚴(yán)格地說應(yīng)該在潔凈間內(nèi)進(jìn)行，而后再采用法蘭在現(xiàn)場連接。但由于施工現(xiàn)場的種種特殊情況，管道往往要在現(xiàn)場進(jìn)行下料粘接安裝。但需注意在現(xiàn)場施工時(shí),施工區(qū)域要相對干凈（不得有很大的灰塵）。粘接施工時(shí)禁止在地面上進(jìn)行，應(yīng)在加工平臺上進(jìn)行粘接操作。施工時(shí)一定要戴上專用潔凈一次性手套，施工過程中禁止徒手接觸管道的內(nèi)壁（因?yàn)槭稚系挠椭吃诠軆?nèi)壁很難沖洗干凈）。管道在插入時(shí)使用緊線器，并劃線以確認(rèn)插入的深度是否足夠。法蘭間密封材料應(yīng)用PTFE（聚四氟乙烯）。堆放場所需要墊上彩條布或塑料薄膜對管道進(jìn)行保護(hù)。備注：此段落內(nèi)容涉及的CPVC應(yīng)該特指Clean-PVC（也叫HP PVC/高潔凈PVC，原料為PVC的改性，也叫脫油聚氯乙烯，顏色為深黑色，多為日本積水/旭有品牌）。

原文中有注釋CPVC為氯化聚氯乙烯，或?yàn)樽髡呃斫忮e誤（概率極低），或?yàn)轭愃莆疫@樣的轉(zhuǎn)發(fā)者畫蛇添足之舉（有較大概率），特此說明。Clean-PVCPVDF管道全部采用焊接連接。在施工過程中，更要注意潔凈，同時(shí)對于施工環(huán)境的要求更加嚴(yán)格。PVDF管道焊接必須在潔凈小室內(nèi)進(jìn)行，不得在一般的房間內(nèi)進(jìn)行施工。進(jìn)入潔凈加工間必須換上專用鞋,管口及附件在潔凈間外必須封口不得外露。對于管件的包裝材料必須在施工前才能開封，在焊接操作時(shí)必須帶好一次性潔凈PVC手套，焊接前必須用異丙醇、酒精或丙酮對管端進(jìn)行脫脂、清洗。清洗用布要采用無塵潔凈布，不干凈的無塵布要及時(shí)更換。輔助焊接的人員也須帶上潔凈棉手套。對于每一個焊口，焊完之后必須及時(shí)進(jìn)行外觀檢查，要求焊口四周的焊露高低均勻并高于管道外壁。在PVDF管道焊完之后必須及時(shí)對管口進(jìn)行封扎，再運(yùn)到現(xiàn)場采用法蘭連接，法蘭間的密封材料采用PTFE。管道安裝時(shí)先在現(xiàn)場量取尺寸繪制詳細(xì)的安裝加工圖，再由專人進(jìn)行管道焊接加工。焊接、安裝人員各負(fù)其責(zé)以提高工作效益。

四、結(jié)束語

總之，在超純水系統(tǒng)施工過程中,除了要滿足管道系統(tǒng)的密閉要求外,更重要的就是要注意提高施工人員的潔凈意識，使他們能自覺的按照潔凈管道施工要求去做,根據(jù)水處理不同階段的不同要求進(jìn)行施工，以避免因施工不當(dāng)對管道造成污染，使得處理水質(zhì)達(dá)不到業(yè)主要求，引起質(zhì)量事故的發(fā)生。