1.超純水系統(tǒng)總體介紹

隨著電子工業(yè)的發(fā)展,在芯片的生產(chǎn)加工過程中,對(duì)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(duì)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(gè)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(gè)部分。預(yù)處理部分主要包括:沙濾、活性碳塔(有的廠商在沙濾前還增設(shè)反應(yīng)槽、氣浮池);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(jí)反滲透;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?？紤]到在向工藝設(shè)備輸送高純水過程中,輸水管道會(huì)對(duì)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)。

2.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(duì)于水泵等產(chǎn)生震動(dòng)的動(dòng)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(jí)的法蘭。由于RO對(duì)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(dòng)閥開關(guān)動(dòng)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。

3.超純水系統(tǒng)施工

超純水系統(tǒng)水站部分施工難度最大,其主要包括三個(gè)部分:設(shè)備的搬入及安裝、共用管架(簡稱共架,下同)的制作安裝以及管道的安裝。設(shè)備的搬入一定要注意編制詳細(xì)的設(shè)備吊裝方案,特別是對(duì)于超重、超大、易損設(shè)備,千萬不可以野蠻冒險(xiǎn)施工。共架的施工要注意兩個(gè)環(huán)節(jié):①共架與土建結(jié)構(gòu)連接處一定要堅(jiān)固,最好采用預(yù)埋鐵板。若因種種原因不能預(yù)埋,則應(yīng)用化學(xué)鉚栓固定在梁上,不應(yīng)使用一般的簡易膨脹螺栓。切不可用鐵板和簡易膨脹螺栓固定在樓板上;②整段管架一定要保持水平,以免管道與共架接觸部位由于應(yīng)力不均勻引起管道彎曲破損。水站的管道施工除CDA、氮?dú)饧盁峤粨Q器用的蒸汽或冷熱水管道可以按系統(tǒng)進(jìn)行施工外,其他站內(nèi)管道施工可分為兩大部分,即共架管道施工和設(shè)備周邊配管施工。開工初期兩部分可以同時(shí)進(jìn)行施工。當(dāng)共架直管段與設(shè)備本體配管完成之后,應(yīng)該從設(shè)備周邊管道向共架管道進(jìn)行連接配置,最終與共架管道相連形成封閉的管路系統(tǒng)。超純水系統(tǒng)管道施工與其他一般動(dòng)力管道施工有很大區(qū)別,它除了要保證管道系統(tǒng)的密閉性外,還有更加重要的一點(diǎn),就是要在施工過程中一定要保證管道的潔凈。

4.超純水系統(tǒng)管道施工

簡介超純水系統(tǒng)中CPVC(氯化聚氯乙烯)和PVDF(聚偏二氟乙烯)管道特殊的施工工藝。    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(hào)塑料管用膠水。管道切割應(yīng)采用電動(dòng)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(duì)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(duì)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。此外更重要的一點(diǎn)就是CPVC管道的潔凈施工,這也是它與其他普通PVC管道施工的最大區(qū)別。CPVC管道粘接施工嚴(yán)格的說應(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(duì)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(tái)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(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。

PVDF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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于每一個(gè)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(duì)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。

5.總論

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(shí),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(duì)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。