9 純水供應
9.1 一般規(guī)定
9.1.1 電子工業(yè)潔凈廠房設計中純水供應是重要內(nèi)容之一。各種電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對純水水質(zhì)、水量要求均不相同,在中國電子級水的技術(shù)指標中,僅電阻率一項指標——EW-1級水為18MΩ·cm以上,而EW-4級水只為0.5MΩ·cm,相差36倍。在美國試驗與材料協(xié)會(ASTM)D5127《電子及半導體工業(yè)用純水水質(zhì)要求》中E-1級、E-4級的電阻率指標也是這樣,并且對各等級純水中離子濃度要求相差更大,如Na離子,E-1級為0.05μg/L,E-1.2級為0.005μg/L、E-3級為5μg/L、E-4級為1000μg/L;E-1級與E-4級相差20000倍。各種電子產(chǎn)品生產(chǎn)用水量的差異也是很大的,一些電子產(chǎn)品組裝廠或電子元件工廠的純水用量在5t/h以下,而TFT-LCD潔凈廠房的純水用量達500~1000t/h。
純水系統(tǒng)的原水水質(zhì)因各地區(qū)、城市的水源不同相差很大,有的城市以河水為水源,即使是河水,其河水的源頭和沿途流經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)、地貌不同,水質(zhì)也是不同的;有的城市以井水為水源,井的深度不同、地域不同、地質(zhì)構(gòu)造不同均會千差萬別,現(xiàn)在不少城市的水源包括河水、湖水、井水等,有的城市各個區(qū)、段供水水質(zhì)也不相同。所以純水系統(tǒng)的選擇,應根據(jù)原水水質(zhì)的不同,差異很大,是否選擇原水預處理,預處理設備的種類、規(guī)模都與原水水質(zhì)有關。因此,電子工業(yè)潔凈廠房的純水系統(tǒng)的選擇應根據(jù)原水水質(zhì)和電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對水質(zhì)的要求,結(jié)合純水系統(tǒng)的產(chǎn)水量以及當時、當?shù)氐募兯O備、材料供應等情況,綜合進行技術(shù)經(jīng)濟比較確定。首先是技術(shù)上的可行、供水水質(zhì)的可靠,在此前提下,選用建設投資較少、運行費用低或建設投資回收年限較短的技術(shù)方案。
9.1.4 電子工業(yè)潔凈廠房的潔凈室(區(qū))內(nèi),一般不可避免地將會布置有純水支管或接至產(chǎn)品生產(chǎn)設備的純水管道,為了減少污染物的擴散、發(fā)生、積聚和易于清潔,純水管道的保溫材料選擇時,應選用不產(chǎn)生污染物的材料,如橡塑保溫材料等,其外表面應平整、光滑,宜外包保護層。
9.2 純水系統(tǒng)
9.2.2 純水的制備、儲存和輸送設備的選型和制造材質(zhì)的選擇,除了應充分滿足電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對供水水質(zhì)、終端水質(zhì)的要求外,純水的制備、儲存和輸送設備的選型和材質(zhì)選擇,還應充分考慮下列因素:
1 純水是一種極好的溶劑,為了確保在純水的制備、儲存和輸送過程中純水水質(zhì)下降最小,必須選擇化學穩(wěn)定性極好的材料,這些材料在所處的純水中的溶出物最小。各類材料的溶出物多少應以材料的溶出試驗確定,主要包括金屬離子、有機物的溶出。
2 設備內(nèi)壁光潔度好,若內(nèi)壁有微小的凹凸,會造成微粒的沉積和微生物的繁殖,導致微粒和細菌兩項指標的不合格。不銹鋼內(nèi)壁光潔度可達幾微米至幾十微米,內(nèi)襯PVDF的內(nèi)壁光潔度可達1μm以下。
3 設備內(nèi)壁以及接管處應平整、光滑,以防止產(chǎn)生流水的渦流區(qū),避免污染物積聚。
4 設備內(nèi)不應有“死水區(qū)”、“存水彎”等可能形成不流動水的“死角”、“盲點”等,防止水質(zhì)降低,避免微生物的滋生。
5 純水的儲罐等設備的上部空間,為防止發(fā)生滲氣現(xiàn)象等,應充以純氮保護。
6 應設有檢查口、清洗口,以便對設備進行定期檢查、清洗,防止長期運行后,內(nèi)壁產(chǎn)生沉積物及微生物積聚使水質(zhì)下降。為此,本條作了純水的制備、儲存和輸送設備,應符合電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的要求,并應符合規(guī)定的三款要求。
9.2.3 電子工業(yè)潔凈廠房的純水系統(tǒng)設計和運行經(jīng)驗表明,采用純水循環(huán)供水方式是確保純水水質(zhì)的安全、方便和可靠的方法,也是目前各類電子工業(yè)潔凈廠房純水系統(tǒng)的實際設置狀況,圖8是單管式循環(huán)供水系統(tǒng)和有獨立回水管的雙管式循環(huán)供水系統(tǒng)。在集成電路芯片生產(chǎn)等對純水水質(zhì)要求嚴格的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝用純水供水系統(tǒng),目前均采用雙管式循環(huán)供水系統(tǒng)。
為了確保電子產(chǎn)品生產(chǎn)所需純水水質(zhì),本條作了七款詳細的規(guī)定,并且有三款是電子工業(yè)潔凈廠房中設有純水系統(tǒng)時,其純水系統(tǒng)的設計、建造時需強制執(zhí)行的規(guī)定。
9.3 管材、閥門和附件
純水系統(tǒng)管道及其閥門和附件的材質(zhì)的選擇,與前面所述的與純水接觸的設備和純水儲存、輸送設備的要求類似,所以本節(jié)要求材料的化學穩(wěn)定性應好、管道內(nèi)壁光潔度應好、不得有滲氣現(xiàn)象等。目前,電子工業(yè)潔凈廠房中純水系統(tǒng)管道的材質(zhì),根據(jù)所需純水水質(zhì)的不同,一般分別采用低碳優(yōu)質(zhì)不銹鋼、聚氯乙烯(UPVC、CL-PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF、PVDF-HP)等類型的管材。據(jù)了解,在集成電路芯片生產(chǎn)用純水系統(tǒng)中,一般在反滲透裝置(RO)前的管道材質(zhì)采用C-PVC;而RO裝置之后的純水管道材質(zhì)一般采用PVDF-HP,循環(huán)供水系統(tǒng)的回水管路材質(zhì)一般采用PVDF。
對于純水系統(tǒng)的閥門、附件的選用,其材質(zhì)應選擇與管道相同的材質(zhì)。為防止閥門可能發(fā)生滲氣現(xiàn)象,影響純水的水質(zhì),所以應選用密封好、結(jié)構(gòu)合理的閥門。根據(jù)電子工業(yè)潔凈廠房的實際情況,在集成電路芯片生產(chǎn)等對純水水質(zhì)要求嚴格的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝用純水系統(tǒng)中,一般采用隔膜閥。
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