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(lái)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(lái)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(duì)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(huì)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(huì)影響電子的發(fā)射，進(jìn)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(huì)引起發(fā)光變色；含鐵在50ppb以上就會(huì)使發(fā)光變色、變暗、閃光跳躍；含有機(jī)物膠體、微粒、細(xì)菌等，就會(huì)降低熒光層強(qiáng)度及其與玻殼的粘附力，并會(huì)造成氣泡、條跡、漏光點(diǎn)等廢次品。在黑白顯像管熒光屏生產(chǎn)的12個(gè)工序中，玻殼清洗、沉淀、濕潤(rùn)、洗膜、管頸清洗等5個(gè)工序需使用純水，每生產(chǎn)一個(gè)顯像管需用純水80kg[1]。液晶顯示器的屏面需用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(huì)使液晶顯示電路發(fā)生故障，影響液晶屏質(zhì)量，導(dǎo)致廢、次品。顯像管、液晶顯示器生產(chǎn)對(duì)純水水質(zhì)的要求見(jiàn)表1。
表1 顯像管、液晶顯示器用純水水質(zhì)
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(guò)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(huì)使絕緣膜耐壓不良，重金屬（au、ag、cu等）會(huì)使pn結(jié)耐壓降低，ⅲ族元素（b、al、ga等）會(huì)使n型半導(dǎo)體特性惡化，ⅴ族元素（p、as、sb等）會(huì)使p型半導(dǎo)體特性惡化[2]，水中細(xì)菌高溫碳化后的磷（約占灰分的20-50%）會(huì)使p型硅片上的局部區(qū)域變?yōu)閚型硅而導(dǎo)致器件性能變壞[3]，水中的顆粒（包括細(xì)菌）如吸附在硅片表面，就會(huì)引起電路短路或特性變差。集成電路生產(chǎn)對(duì)純水水質(zhì)的要求見(jiàn)表2。
表2 集成電路（dram）對(duì)純水水質(zhì)的要求[4][5][6]
二、膜技術(shù)在純水制造中的應(yīng)用
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(jiàn)表3。
表3 純水制造中常用的膜技術(shù)
統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、易于自動(dòng)控制、能耗小、無(wú)污染、去除雜質(zhì)效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(guò)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(duì)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(jì)算機(jī)、雷達(dá)、通訊、自動(dòng)控制等現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。值得一提的是：當(dāng)原水的含鹽量大于400mg/l時(shí)，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(shí)證明，可以降低純水制造的運(yùn)行費(fèi)用和制水成本，可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以減少對(duì)環(huán)境的污染，并可使純水水質(zhì)得到提高并長(zhǎng)期穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)電子工業(yè)引進(jìn)的純水制造系統(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ed在我國(guó)國(guó)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(duì)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(dāng)?shù)谋壤?br />
三、微電子工廠純水站使用膜技術(shù)實(shí)況
現(xiàn)以某微電子工廠中的某一純水站使用膜技術(shù)的實(shí)況，說(shuō)明膜技術(shù)在電子工業(yè)純水制造中的應(yīng)用。其純水制造系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。
1.前級(jí)uf
前級(jí)uf是用于去除水中的懸濁物、膠體及有機(jī)物，降低水的sdi值，確保ro的安全運(yùn)行。前級(jí)uf有5組，每組45根組件，共225根組件，進(jìn)水280m3/h，透過(guò)水250 m3/h，濃縮水排放，回收率約90%。uf組件為美國(guó)romicon公司生產(chǎn)，型號(hào)hf-bz-20-pm80，組件直徑5in，長(zhǎng)43in，內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil（0.51mm），共有2940根纖維，膜面積132ft2，膜材料為ps（聚砜），截留分子量8萬(wàn)。uf前采用5μm保安過(guò)濾器。
2.一級(jí)ro
水中加入還原劑na2so3（加藥量為水中余氯值的1.8倍）以防止余氯氧化腐蝕ro膜，加入防垢劑（napo3）6（加藥量為5ppm）以防止caco3、caso4等在ro膜上結(jié)垢，再經(jīng)5μm 保安過(guò)濾器后由高壓泵打進(jìn)一級(jí)ro。一級(jí)ro有4組，均為二段。其中三組為每組8根膜容器，呈（5+3）排列，第4組為11根膜容器，呈（8+3）排列，膜容器由frp（玻璃鋼）制成，每根內(nèi)裝6個(gè)ro元件，總共為210個(gè)ro元件，進(jìn)水250m3/h，透過(guò)水188m3/h，濃縮水排放，回收率為75%，脫鹽率＞90%（初始脫鹽率＞99%），操作壓力1.55mpa。ro元件為美國(guó)hydranautics(海德能)公司生產(chǎn)，型號(hào)cpa3。元件直徑8in，長(zhǎng)40in，卷式膜，膜面積400ft2，膜材料為芳香聚酰胺復(fù)合膜，元件脫鹽率≥99.5%。
3.二級(jí)ro
一級(jí)ro水箱出水中一部分進(jìn)入a系統(tǒng)，先加naoh（cp級(jí)）調(diào)節(jié)ph為8.2-8.6，使水中co2生成hco3-，被二級(jí)ro除去，以減輕混床離子交換的負(fù)擔(dān)，采用二級(jí)ro可以使混床再生周期延長(zhǎng)一倍，減少再生酸堿耗量，并可進(jìn)一步去除toc和膠體物質(zhì)。二級(jí)ro前采用3μm保安過(guò)濾器，二級(jí)ro為一組三段，共10根膜容器，按（6+3+1）排列，每根容器內(nèi)裝6只ro元件，共60只ro元件，進(jìn)水70m3/h，出水62m3/h，濃水排至超濾水箱，回收率為90%，脫鹽率＞70%(初始脫鹽率＞80%)，ro元件的生產(chǎn)廠、型號(hào)與一級(jí)ro相同。
4.后級(jí)uf
后級(jí)uf是用于去除水中的微粒、微生物、膠體、有機(jī)物等的終端過(guò)濾設(shè)備。
a系統(tǒng)后級(jí)uf為3組，每組18支，共54支組件，進(jìn)水92 m3/h，出水90 m3/h，濃水排至一級(jí)ro水箱，回收率約98%。uf組件為美國(guó)romicon公司生產(chǎn)，型號(hào)hf-132-20-pm10，組件直徑5in，長(zhǎng)43in，內(nèi)壓式中空纖維膜，纖維直徑20mil(0.51mm)，共有2940根纖維，膜面積132ft2，膜材料為ps（聚砜），截留分子量1萬(wàn)。
b級(jí)后級(jí)uf為8組，每組9支，共72支組件，進(jìn)水168 m3/h，出水164 m3/h，回收率約98%，uf組件制造廠及型號(hào)與a系統(tǒng)后級(jí)uf相同。
c級(jí)后級(jí)uf有3支組件，進(jìn)水4 m3/h，出水3.9 m3/h，回收率約98%，uf元件為美國(guó)hydranautics公司生產(chǎn)，型號(hào)4040-ftv-2120，組件直徑3.94in，長(zhǎng)40in，卷式膜，膜面積55ft2，膜材料為聚烯烴，截留分子量5萬(wàn)。
5.微濾
本系統(tǒng)的微濾可分為三類，第一類為前級(jí)uf、ro前的保安過(guò)濾器，用于去除水中的懸濁物微粒，降低水的sdi值，濾芯為pp（聚丙烯）膜摺迭式濾芯，孔徑為5μm或3μm。第二類在離子交換后，用于濾除離子交換樹(shù)脂碎片，濾芯為pp膜摺迭式濾芯，孔徑為1μm。第三類在uv殺菌器后，用于濾除微生物尸體，濾芯為n-6（尼龍6）膜摺迭式濾芯，孔徑為0.45μm或0.2μm。以上濾芯均為核工業(yè)部第八研究所生產(chǎn)。
除上述水站外，該廠還有另幾套高純水制造系統(tǒng)，ro除使用復(fù)合膜元件外，還有使用ca醋酸纖維素膜元件。
