一、纯水在电子元器件生产中的作用

　　纯水在电子工业主要是电子元器件生产中的重要作用日益突出，纯水水质已成为影响电子元器件产品质量、生产成品率及生产成本的重要因素之一，水质要求也越来越高。在电子元器件生产中，高纯水主要用作清洗用水及用来配制各种溶液、浆料，不同的电子元器件生产中纯水的用途及对水质的要求也不同。

　　在电解电容器生产中，铝箔及工作件的清洗需用纯水，如水中含有氯离子，电容器就会漏电。在电子管生产中，电子管阴极涂敷碳酸盐，如其中混入杂质，就会影响电子的发射，进而影响电子管的放大性能及寿命，因此其配液要使用纯水。在显像管和阴极射线管生产中，其荧光屏内壁用喷涂法或沉淀法附着一层荧光物质，是锌或其他金属的硫化物组成的荧光粉颗粒并用硅酸钾粘合而成，其配制需用纯水，如纯水中含铜在8ppb以上，就会引起发光变色；含铁在50ppb以上就会使发光变色、变暗、闪光跳跃；含有机物胶体、微粒、细菌等，就会降低荧光层强度及其与玻壳的粘附力，并会造成气泡、条迹、漏光点等废次品。在黑白显像管荧光屏生产的12个工序中，玻壳清洗、沉淀、湿润、洗膜、管颈清洗等5个工序需使用纯水，每生产一个显像管需用纯水80kg[1]。液晶显示器的屏面需用纯水清洗和用纯水配液，如纯水中存在着金属离子、微生物、微粒等杂质，就会使液晶显示电路发生故障，影响液晶屏质量，导致废、次品。显像管、液晶显示器生产对纯水水质的要求见表1。

表1   显像管、液晶显示器用纯水水质

项目单位
 电阻率

MΩ·cm

(25t)
 细菌

个/ml
 微粒

个/ml
 TOC

mg/L
 Na+

μg/L
 K+

μg/L
 Cu

μg/L
 Fe

μg/L
 Zn

μg/L
 
黑白显像管

彩色显像管

液晶显示器
 ≥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
 

　　在晶体管、集成电路生产中，纯水主要用于清洗硅片，另有少量用于药液配制，硅片氧化的水汽源，部分设备的冷却水，配制电镀液等。集成电路生产过程中的80%的工序需要使用高纯水清洗硅片，水质的好坏与集成电路的产品质量及生产成品率关系很大。水中的碱金属（K、Na等）会使绝缘膜耐压不良，重金属（Au、Ag、Cu等）会使PN结耐压降低，Ⅲ族元素（B、Al、Ga等）会使N型半导体特性恶化，Ⅴ族元素（P、As、Sb等）会使P型半导体特性恶化[2]，水中细菌高温碳化后的磷（约占灰分的20-50%）会使P型硅片上的局部区域变为N型硅而导致器件性能变坏[3]，水中的颗粒（包括细菌）如吸附在硅片表面，就会引起电路短路或特性变差。集成电路生产对纯水水质的要求见表2。

表2  集成电路（DRAM）对纯水水质的要求[4][5][6]

集成电路（DRAM）集成度 16K 64K 256K 1M 4M 16M 
相邻线距（μm） 4 2.2 1.8 1.2 0.8 0.5 
微粒 直径（μm） 0.4 0.2 0.2 0.1 0.08 0.05 
个数（PCS/ml） ＜100 ＜100 ＜20 ＜20 ＜10 ＜10 
细菌（CFU/100ML） ＜100 ＜50 ＜10 ＜5 ＜1 ＜0.5 
电阻率（μs/cm，25℃） ＞16 ＞17 ＞17.5 ＞18 ＞18 ＞18.2 
TOC(ppb) ＜1000 ＜500 ＜100 ＜50 ＜30 ＜10 
DO(ppb) ＜500 ＜200 ＜100 ＜80 ＜50 ＜10 
Na+(ppb) ＜1 ＜1 ＜0.8 ＜0.5 ＜0.1 ＜0.1 

　　二、膜技术在纯水制造中的应用

　　纯水制造中应用的膜技术主要有电渗析（ED）、反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF），其工作原理、作用等见表3。

表3  纯水制造中常用的膜技术

膜组件名称
 ED
 RO
 NF
 UF
 MF
 
微孔孔径
  5-50埃
 15-85埃
 50-1000埃（1μm）
 0.03-100μm
 
工作原理
 离子选择透过性
 1.优先吸附-毛细管理论

2.氢链理论

3.扩散理论
 同左
 滤膜筛滤作用
 同左
 
作用
 去除无机盐离子
     去除无机盐离子，以及有机物、微生物、胶体、热源、病毒等
     去除二价、三价离子，M＞100的有机物，以及微生物、胶体、热源、病毒等
     去除悬浊物、胶体以及M＞6000的有机物
 去除悬浊物
 
组件形式
 膜堆式
     大多为卷式，少量为中空纤维
 同左
     大多为中空纤维，少量为卷式
     摺迭滤筒式
 
工作压力（Mpa）
 0.03-0.3
 1-4
 0.5-1.5
 0.1-0.5
 0.05-0.5
 
水回收率（%）
 50-80
 50-75
 50-85
 90-95
 100
 
使用寿命（年）
 3-8
 3-5
 3-5
 3-5
 3-6个月
 
水站位置
 除盐工序
 除盐工序
 1.除盐工序

2.RO前的软化
     大多为纯水站终端精处理，少数为RO前的预处理
 1.RO、NF、UF前的保安过滤(3-10μm)

2.离子交换后滤除树脂碎片(1μm)

3.UV后滤除细菌死体(0.2或 0.45μm)

4.纯水站终端过滤(0.03-0.45μm)
 


　　与传统的水处理技术相比，膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、能耗小、无污染、去除杂质效率高、运行成本低等优点，特别是几种膜技术的配合使用，再辅之以其他水处理工艺，如石英砂过滤、活性炭吸附、脱气、离子交换、UV杀菌等，为去除水中的各种杂质，满足日益发展的电子工业对高纯水的需要，提供了有效而可靠的手段，而且也只有应用了多种膜技术，才能生产出合格、稳定的高纯水，才能生产出大规模、超大规模、甚大规模集成电路（LSI、VLSI、ULSI），从而使计算机、雷达、通讯、自动