Mức độ ô nhiễm hạt của Nhựa PFA có ảnh hưởng đến hiệu suất của máy sưởi trong nước DI có độ tinh khiết cao không?

In high purity deionised (DI) water systems used in the manufacturing of semiconductors, pharmaceuticals and power generation, even trace particle contamination in the manufacturing of PFA heaters can damage water quality. PFA resin contains small particles of carbon black, catalyst residues and low molecular weight oligomers that can leach or shed into the DI water. Standard industrial grade PFA may contain particle counts of 10000-100000 particles per cm3 (size >0,2um) Các lớp PFA có độ tinh khiết cao có thể được sản xuất bằng cách lọc thêm và ép đùn trong phòng sạch để<1,000 particles per cm³. For non-critical applications the distinction is insignificant. For the high purity DI water (resistivity of 18 MΩ•cm, used for wafer rinsing) the level of particle contamination from the PFA resin has a direct impact on heater performance in two ways: (1) particles shed into the water increase turbidity and reduce resistivity; (2) particles on the heater surface provide nucleation sites for bacterial growth and scale formation. Specify certified particle counted ultra high purity (UHP) PFA for critical DI systems.

Nguồn và ảnh hưởng của ô nhiễm hạt
Trong quá trình sản xuất, các hạt trong nhựa PFA được đưa vào từ ba nguồn: chất xúc tác dư (crom, hợp chất nhôm), muội than từ các loại có màu và polyme bị phân hủy (oligome). Trong quá trình ép đùn bộ gia nhiệt, một số hạt bị dính vào thành PFA và một số lộ ra trên bề mặt. Trong dịch vụ cấp nước DI, có hai cơ chế giải phóng: (1) thải trực tiếp: các hạt bám lỏng lẻo trên bề mặt được giải phóng vào nước; (2) rửa trôi: nước khuếch tán vào PFA, vận chuyển oligome và cặn xúc tác lên bề mặt.

Effect on DI water quality: A 6 kW PFA heater (0.5 m² surface area, standard grade PFA) can discharge 10⁵–10⁶ particles (>0,1 µm) trong bình chứa nước 1.000 L DI trong 1.000 giờ. Điều này làm tăng số lượng hạt từ gần{6}}0 lên 100-1.000 hạt/mL-không thể chấp nhận được đối với bể rửa chất bán dẫn (giới hạn bình thường<50 particles/mL >0,05µm). Bản phát hành PFA có độ tinh khiết cực cao-cao{3}}<10³ particles throughout the same period-negligible

Mức độ ô nhiễm hạt theo cấp PFA
PFA Grade Number of Particles (>0.2 µm/cm3 resin)Manufacturing Environment Typical Release Rate (particles/cm2-hour) in DI water at 80C Acceptable for DI Resistivity >18 MOhm-cm? Ứng dụng
Công nghiệp/Tiêu chuẩn 10.000–100.000 Xử lý hóa chất, xử lý chất thải 100 đến 1.000 Nhà máy tiêu chuẩn Không
Độ tinh khiết cao 1.000-10.000Phòng sạch (Loại 10.000)10–100 Biên (chỉ trong thời gian ngắn)Dược phẩm
Độ tinh khiết cực cao-(UHP) 100–1.000Phòng sạch (Loại 100) 1-10 Có (có giám sát) Bàn ướt bán dẫn
UHP, cấp-bán dẫn<100 Cleanroom (Class 10) 0.1-1 Yes (long-term) Critical wafer rinse
UHP cấp điện tử<10 Cleanroom (Class 1) <0.1 Yes (best-in-class) Extreme UV lithography, sophisticated nodes
Bằng chứng thực địa từ quá trình sản xuất chất bán dẫn
An 18 MΩ·cm DI water recirculation loop (1,000 L, 80°C) in a semiconductor fab used standard grade PFA heaters. Within 500 hours, DI resistivity decreased to 15 MΩ·cm, particle counts increased to 200 particles/mL (>0,05µm). Tấm wafer được làm sạch bằng nước này cho thấy các vết nứt trên bề mặt do ô nhiễm hạt. Nhà máy đã thay đổi máy sưởi thành PFA loại UHP (số lượng hạt < 500 trên cm3). Điện trở suất được khôi phục về 18 MΩ·cm, số lượng hạt nhỏ hơn 10 hạt/mL và các khuyết tật của tấm bán dẫn đã được loại bỏ. Chênh lệch chi phí giữa máy sưởi thông thường và máy sưởi UHP là 300 mỗi máy sưởi (1.000 so với{12}}), nhưng chi phí cho các lô wafer bị loại bỏ (700) khiến UHP trở nên cần thiết (50.000 cho mỗi sự kiện).

Các hạt bề mặt và sự suy giảm hiệu suất
Ngay cả khi các hạt không rơi vào nước, những hạt bám trên bề mặt PFA sẽ gây ra ba vấn đề về hiệu suất:

Tạo mầm cho vi khuẩn phát triển: Vi khuẩn bám vào các khuyết tật bề mặt trong nước DI ấm (70-80 độ). Các hạt trở thành điểm neo, màng sinh học phát triển nhanh hơn và quá trình truyền nhiệt trở nên tồi tệ hơn.

Tạo mầm để lắng cặn: Các hạt silica (thường có trong nước DI từ bể thủy tinh) dính vào các hạt bề mặt tạo thành cặn cứng cách điện cho lò sưởi.

Tăng độ nhám bề mặt: Các hạt nhúng tạo thành các vết lồi lõm vi mô (Ra tăng từ 0,2 µm đến 0,5-1,0 µm) Các bề mặt gồ ghề giữ lại bong bóng và tạo ra các điểm nóng, dẫn đến việc vệ sinh thường xuyên hơn (xem Điều #91).

Đối với các hệ thống DI có độ tinh khiết-cao, mức độ ô nhiễm hạt của nhựa PFA không chỉ là thông số vật liệu mà còn là thông số hiệu suất quy trình.

Xác minh và đặc điểm kỹ thuật
Chỉ định khi đặt mua máy sưởi PFA cho dịch vụ nước DI chất lượng cao:

Số lượng hạt: Số lượng hạt tối đa trên mỗi cm³ nhựa được đánh giá bằng phân tích hình ảnh động (DIA) hoặc độ che khuất ánh sáng (ASTM F658).<1,000 particles >0,2 µm đối với UHP,<100 for critical.

Kim loại có thể chiết xuất được: ICP-MS sau 48 giờ ngâm trong nước DI ở nhiệt độ 80 độ . Fe, Cr, Ni, Cu, Zn<1 ppb each.

Chất lọc TOC: Tổng lượng cacbon hữu cơ sau cùng quá trình lọc Ít hơn 0,1 mg/L.

Độ nhám bề mặt Ra<0.3 µm after extruding.

Môi trường sản xuất: Quá trình ép đùn phải được thực hiện trong phòng -sạch (Cấp 100 trở lên).

Đối với các máy sưởi hiện có, hãy đo số lượng hạt nước DI ở thượng nguồn và hạ lưu của máy sưởi. Mức tăng lớn cho thấy sự phân tán hạt.

Kết luận Chất lượng nước DI bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm hạt
Mức độ nhiễm bẩn dạng hạt của nhựa PFA ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của bộ gia nhiệt trong nước DI có độ tinh khiết cao. PFA công nghiệp tiêu chuẩn (10.000-100.000 hạt/cm^3) giải phóng đủ số hạt để làm hỏng chất lượng nước 18 MΩ*cm DI, gây ra các khuyết tật ở tấm bán dẫn và điện trở suất thấp hơn. Bàn ướt bán dẫn và các hệ thống DI quan trọng khác yêu cầu PFA có độ tinh khiết cực cao-cao{13}}(dưới 1.000 hạt/cm³). PFA tiêu chuẩn phù hợp với DI không quan trọng (ví dụ: rửa trong phòng thí nghiệm, tháp giải nhiệt). Chi phí cao hơn của UHP PFA (30-100%) được tính bằng chi phí cho các sự cố bị ô nhiễm. Các hạt vô hình là nguyên nhân gây ra những sai sót rõ ràng trong nước DI. Xác định độ tinh khiết, đảm bảo sự sạch sẽ, bảo vệ hàng hóa của bạn. Bồn tắm có thể trông sạch sẽ nhưng các hạt bụi lại nói lên sự thật. Lấy số đo của họ. Kể tên họ đi. Kiểm soát chúng