Ar PFA dervos užterštumo dalelėmis lygis turi įtakos šildytuvo veikimui esant didelio{0}}grynumo DI vandenyje?

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 >0,2 um) Aukšto grynumo PFA rūšys gali būti gaminamos toliau filtruojant ir išspaudžiant švarioje patalpoje.<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.

Dalelių taršos šaltiniai ir padariniai
Gamyboje dalelės į PFA dervą patenka iš trijų šaltinių: likutinio katalizatoriaus (chromo, aliuminio junginių), suodžių iš spalvotų rūšių ir sugedusio polimero (oligomerų). Ekstruzuojant šildytuvą, kai kurios dalelės patenka į PFA sienelę, o kai kurios išryškėja paviršiuje. DI vandens tarnyboje yra du išleidimo mechanizmai: (1) tiesioginis išsiliejimas: laisvai prie paviršiaus prilipusios dalelės išleidžiamos į vandenį; (2) išplovimas: vanduo difunduoja į PFA, pernešdamas oligomerus ir katalizatoriaus likučius į paviršių.

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) 1 000 l DI vandens rezervuare per 1 000 valandų. Tai padidina dalelių skaičių nuo beveik -nulio iki 100-1 000 dalelių/ml – nepriimtina puslaidininkinėse skalavimo vonelėse (normali riba<50 particles/mL >0,05 µm). Itin-aukšto-grynumo PFA leidimai<10³ particles throughout the same period-negligible

Dalelių užterštumo lygiai pagal PFA laipsnį
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? Programos
Pramoninis / standartinis 10 000–100 000 Cheminis apdorojimas, atliekų apdorojimas 100–1 000 Standartinis gamyklos Nr.
Didelio grynumo 1 000–10 000 Švarus kambarys (10 000 klasė) 10–100 Ribinis (tik trumpalaikis) Farmacinis maistas
Itin -aukšto- grynumo (UHP) 100–1 000 švarios patalpos (100 klasė) 1–10 Taip (su stebėjimu) Puslaidininkiniai šlapi suolai
UHP, puslaidininkinės{0}}klasės<100 Cleanroom (Class 10) 0.1-1 Yes (long-term) Critical wafer rinse
Elektroninės{0}}klasės UHP<10 Cleanroom (Class 1) <0.1 Yes (best-in-class) Extreme UV lithography, sophisticated nodes
Lauko įrodymai iš puslaidininkių gamybos
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 (>0,05 µm). Šiuo vandeniu nuvalytos plokštelės parodė paviršiaus defektus, atsiradusius dėl taršos dalelėmis. Gamyba pakeitė šildytuvus į UHP klasės PFA (dalelių skaičius < 500/cm3). Atsparumas atkurtas iki 18 MΩ·cm, dalelių skaičius buvo mažesnis nei 10 dalelių/mL, o plokštelių trūkumai buvo pašalinti. Kainų skirtumas tarp įprastų ir UHP šildytuvų buvo 300 už vieną šildytuvą (1 000 palyginti su{12}}), tačiau dėl išmestų plokštelių partijų (700) kaina buvo būtina (50 000 vienam renginiui).

Paviršiaus dalelės ir veikimo pablogėjimas
Net jei dalelės nepatenka į vandenį, tos, kurios yra įterptos į PFA paviršių, sukelia tris veikimo problemas:

Branduolys bakterijoms daugintis: šiltame DI vandenyje (70-80 laipsnių) bakterijos prilimpa prie paviršiaus trūkumų. Dalelės tampa tvirtinimo taškais, greičiau vystosi bioplėvelė ir blogėja šilumos perdavimas.

Branduolis nuosėdų nusodinimui: silicio dioksido dalelės (dažnos DI vandenyje iš stiklinių rezervuarų) prilimpa prie paviršiaus dalelių, sudarydamos kietas apnašas, izoliuojančias šildytuvą.

Padidėjęs paviršiaus šiurkštumas: įterptosios dalelės sudaro mikro-iškyšulius (Ra padidėja nuo 0,2 µm iki 0,5–1,0 µm). Šiurkštūs paviršiai išlaiko burbuliukus ir sukuria karštas vietas, todėl valoma dažniau (žr. 91 straipsnį).

Didelio-grynumo DI sistemose PFA dervos užterštumo dalelėmis lygis yra ne tik medžiagos specifikacija, bet ir proceso našumo specifikacija.

Patikrinimas ir specifikacija
Užsakydami PFA šildytuvus aukštos kokybės DI vandens paslaugoms, nurodykite:

Dalelių skaičius: didžiausias dalelių skaičius viename cm³ dervos, įvertintas dinamine vaizdo analize (DIA) arba šviesos užtemdymu (ASTM F658).<1,000 particles >0,2 µm UHP,<100 for critical.

Ekstrahuojami metalai: ICP-MS po 48 h išplovimo DI vandenyje 80 laipsnių temperatūroje. Fe, Cr, Ni, Cu, Zn<1 ppb each.

TOC išplaunamas kiekis: Bendra organinė anglis po to paties išplovimo Mažiau nei 0,1 mg/L.

Paviršiaus šiurkštumas Ra<0.3 µm after extruding.

Gamybos aplinka: išspaudimas turi būti atliktas švarioje{0}}patalpoje (100 ar aukštesnės klasės).

Esamuose šildytuvuose išmatuokite DI vandens dalelių skaičių prieš ir už šildytuvo. Didelis pakilimas rodo dalelių išsiskyrimą.

Išvada DI Vandens kokybei įtakos turi dalelių užterštumas
PFA dervos užterštumo dalelėmis lygis tiesiogiai įtakoja šildytuvo veikimą didelio{0}}grynumo DI vandenyje. Standartinis pramoninis PFA (10 000{8}}100 000 dalelių/cm^3) išskiria pakankamai dalelių, kad pakenktų 18 MΩ*cm DI vandens kokybei, o tai sukelia plokštelių defektus ir mažesnę varžą. Puslaidininkiniams šlapiems stendams ir kitoms svarbioms DI sistemoms reikalingas itin -aukšto-grynumo PFA (mažiau nei 1 000 dalelių/cm³). Standartinis PFA tinka nekritiniam DI (pvz., laboratorijos plovimui, aušinimo bokštams). UHP PFA sąnaudų priemoka (30–100 %) pateisinama užterštų incidentų išlaidomis. Nematomos dalelės yra akivaizdžių DI vandens trūkumų priežastis. Apibrėžkite grynumą, užtikrinkite švarą, saugokite savo prekes. Vonia gali atrodyti švari, tačiau dalelės pasakoja tikrąją istoriją. Paimkite jų išmatavimus. Pavadink juos. Suvaldykite juos