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半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

  • 發(fā)布日期:2023-09-13      瀏覽次數(shù):992
    • 半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

            ZZYVP-16B-超純水儲(chǔ)灌氮封閥是不需要任何外加能源的,利用被調(diào)介質(zhì)自身能量既能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的執(zhí)行器產(chǎn)品。是將一定量的氮?dú)獬淙朊芊獾乃鋬?nèi),水箱內(nèi)氮?dú)鈮毫Σ淮笥?Kpa,氮?dú)馐嵌栊詺怏w能防止CO2等其它物質(zhì)溶入水中影響水質(zhì),保證水箱內(nèi)的水不受二次污染而導(dǎo)致水質(zhì)下降。
      無(wú)需外加能源,利用被控介質(zhì)自身能量作為動(dòng)力源,引入調(diào)壓閥的指揮器以控制閥芯位置來(lái)改變截流面積,從而達(dá)到改變調(diào)壓閥介質(zhì)流量,使閥后壓力穩(wěn)定。
      超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)中具有極其重要的作用,因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片的制造過(guò)程需要使用非常純凈的水。超純水設(shè)備可以去除水中的離子、微生物、有機(jī)物、顆粒等雜質(zhì),從而獲得純度的水,滿(mǎn)足半導(dǎo)體芯片制造的要求。

      ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥049.jpg

      具體來(lái)說(shuō),超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)的用途和重要性如下:
      清洗半導(dǎo)體芯片:半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中需要使用大量的水來(lái)清洗芯片表面,如果水中含有雜質(zhì),就會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生影響。超純水設(shè)備可以獲得高純度的水,有效地清洗芯片表面,保證芯片質(zhì)量。
      制造半導(dǎo)體材料:半導(dǎo)體材料制造過(guò)程中需要使用大量的水,如果水中含有有機(jī)物、微生物等雜質(zhì),就會(huì)影響材料的質(zhì)量。超純水設(shè)備可以去除水中的雜質(zhì),保證制造出的半導(dǎo)體材料質(zhì)量。
      制造半導(dǎo)體器件:半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中需要使用非常純凈的水,因?yàn)樗械碾s質(zhì)會(huì)影響器件的性能。超純水設(shè)備可以獲得高純度的水,保證器件的性能和質(zhì)量。
      超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)中的用途和重要性非常顯著,是半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中的設(shè)備之一。超純水設(shè)備可以去除水中的雜質(zhì),保證半導(dǎo)體芯片、材料和器件的質(zhì)量和性能。
      產(chǎn)品公稱(chēng)壓力等級(jí)有PN1.6、4.0(MPa);口徑范圍DN20~100;流量特性為快開(kāi)。
      壓力設(shè)定在指揮器上通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧實(shí)現(xiàn),因而方便、快捷、省力省時(shí),可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)工作量小。
      減壓比≤4000:1,控制精度高;
      動(dòng)作靈敏,密封性好;  

      是一種無(wú)需外加能源,以被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源,自動(dòng)控制閥門(mén)介質(zhì)流量,使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置?,F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)送氣的天然氣采輸,城市煤氣輸送管道以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)。廣泛應(yīng)用各種工業(yè)設(shè)備中用于氣體減壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制,特別適用于儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)。截止閥作為附件,閥門(mén)在工作前關(guān)閉此截止閥,以防止超設(shè)定壓力和雜質(zhì)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu),以保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的膜片和密封件,及超設(shè)定壓力而產(chǎn)生閥門(mén)整體打壞現(xiàn)象。超純水(Ultrapure water)又稱(chēng)UP水,是指電阻率達(dá)到18 MΩ*cm(25℃)的水

      ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥48.jpg

      生成條件
      超純水是將電阻率為2M\Omega·cm(25°C)的純凈水在一定壓力下,進(jìn)入l\mum蜂房過(guò)濾器和超濾器等,先去除1\mum的顆粒,然后進(jìn)入兩只串聯(lián)起來(lái)的陰、陽(yáng)樹(shù)脂混合床,深度去除水中的雜質(zhì)離子。最后,經(jīng)過(guò)微孔膜過(guò)濾器精濾,將水的電阻率提高到12M\Omega·cm(25℃)以上,成為成品水供用戶(hù)使用。
      質(zhì)量指標(biāo)
      超純水的電阻率≥12M\Omega·cm(25°C),其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
      灌裝和運(yùn)輸
      超純水幾乎不含無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)質(zhì),也就是說(shuō)幾乎不含陰離子和陽(yáng)離子。超純水極易污染,難以貯存,不宜長(zhǎng)距離輸送。目前用戶(hù)根據(jù)生產(chǎn)和科研需要,自購(gòu)超純水終端裝置設(shè)備,將純凈水輸入裝置,現(xiàn)用現(xiàn)制,滿(mǎn)足需要。
      水溫對(duì)pH值的影響
      所有的實(shí)驗(yàn)室pH表都標(biāo)明了有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能,但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室pH表的測(cè)量原理和結(jié)構(gòu),該表只是補(bǔ)償了溫度對(duì)表計(jì)測(cè)量中的影響,并未補(bǔ)償溫度對(duì)水樣本身的影響,這將引起水樣pH測(cè)值較大的偏差。例如用pH表測(cè)定某一給水水樣,在25.2℃時(shí)測(cè)值為8.96,在33.2℃時(shí)測(cè)值為9.12,8℃的溫差竟使pH值相差達(dá)0.16。。
      空氣中CO2的影響
      超純水很容易受到污染,在燒杯中敞開(kāi)測(cè)量,很容易受到CO吸收的影響,在給水、凝結(jié)水等超純水水樣pH測(cè)量時(shí),總是出現(xiàn)這樣一個(gè)或輕或重的現(xiàn)象:測(cè)量開(kāi)始時(shí),pH示值漸漸升高,然后又開(kāi)始下降,未出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定值或穩(wěn)定時(shí)間極短。pH示值升高是測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡穩(wěn)定的過(guò)程,而pH示值下降主要是受空氣中CO的影響,這影響可能發(fā)生在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡穩(wěn)定前,也可能發(fā)生在后。

      氮封閥0019.jpg

      溶液中總的離子濃度的影響
      pH值反映的是H+的活度(H+),而不是H的濃度[H+],其關(guān)系為(H+)=f×[H+]。f為H 的活度系數(shù)。pH表計(jì)和電極的質(zhì)量的影響目前實(shí)驗(yàn)室主要用臺(tái)式pH計(jì)測(cè)量,有些pH計(jì)的性能和質(zhì)量并不理想。

      序號(hào)

       

      型 號(hào) 及 規(guī) 格

      單位

      數(shù)量

      單 價(jià)

      (元)

      金 額

      (元)

      閥體材質(zhì)及其它

      1

      氮封閥

      氮封閥ZZYVP-II DN32 PN16

      進(jìn)口壓力 0.1-0.3 MPA,

      出口壓力0.5 KPA

      法蘭連接

      臺(tái)

      3



      SUS304不銹鋼

      詳細(xì)要求見(jiàn)附件

      2

      泄氮閥

      泄氮閥ZXD-16   DN32    PN16

      起跳壓力1.5 KPA

      法蘭連接


      臺(tái)

      3



      SUS304不銹鋼

      詳細(xì)要求見(jiàn)附件

      制備工序流程
      超純水制備的幾種流程
      (1)離子交換樹(shù)脂制備超純水的傳統(tǒng)水處理方式
      原水一沙、碳過(guò)濾器一精密過(guò)濾器+原水箱一床一陰床一混床一純水箱一純水泵一后置精密過(guò)濾器一用水點(diǎn)。
      (2)反滲透水處理設(shè)備與離子交換設(shè)備進(jìn)行組合的方式
      原水一沙、碳過(guò)濾器一精密過(guò)濾器一反滲透設(shè)備一原水箱+純水泵一混床一后置精密過(guò)濾器一純水箱一用水點(diǎn)。
      (3)反滲透十混合床方式
      原水一原水加壓泵—砂、碳過(guò)濾器—保安過(guò)濾器反滲透一中間水箱一中間水泵一混合床一微孔過(guò)濾器一用水點(diǎn)。

      以上幾種工藝流程中,混床離子交換設(shè)施的凈水過(guò)程是間斷式的,在剛剛被再生后,其產(chǎn)品水水質(zhì)較高,而在下次再生之前,其產(chǎn)品水水質(zhì)較差,存在水質(zhì)不穩(wěn)定、不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等缺陷。
      反滲透水處理+電去離子(EDI)設(shè)備的超純水處理工藝設(shè)備包括:清水箱、原水輸送泵、板式換熱器、多介質(zhì)過(guò)濾器、盤(pán)式過(guò)濾器、10微米精密過(guò)濾器、全自動(dòng)超濾、精密過(guò)濾器、保安過(guò)濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)反滲透裝置、PH調(diào)節(jié)、中間水箱、二級(jí)高壓泵、二級(jí)反滲透裝置、中間水箱、增壓泵、紫外線殺菌、保安過(guò)濾器紫外線、EDI、氮封水箱、增壓泵、紫外殺菌、拋光混床、保安過(guò)濾器、紫外殺菌、氮封水箱,核心設(shè)備如下:
      (1)反滲透
      反滲透是預(yù)脫鹽系統(tǒng)的核心部分之一,經(jīng)反滲透處理的水,能去除絕大部分無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和幾乎全部的有機(jī)物、微生物。系統(tǒng)RO裝置設(shè)計(jì)為:水溫在25℃時(shí)的單套設(shè)備產(chǎn)水量達(dá)到50m/H,在溫度過(guò)低時(shí),可通過(guò)換熱設(shè)備來(lái)加熱進(jìn)水水溫,保證RO膜的產(chǎn)水量。
      (2)EDI模塊
      EDI利用傳統(tǒng)的離子交換樹(shù)脂將水中的污染離子去除,其最大的優(yōu)點(diǎn)在于:EDI技術(shù)采用直流電迫使污染離子持續(xù)的從進(jìn)水中遷移出來(lái),并穿過(guò)離子床和離子交換膜進(jìn)入濃水室。同時(shí)直流電能夠?qū)⑺肿与婋x成氫離子和氫氧根離子,持續(xù)的對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。因此EDI可以連續(xù)、可預(yù)知的生產(chǎn)高純水。
      (3)氮封水箱
      EDI系統(tǒng)出水壓力較低,再加之拋光混床出水需要回流到中間水箱,因此設(shè)置一臺(tái)FRP水箱。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),若水箱不用惰性氣體封裝,水體的電阻率很快下降,會(huì)影響水質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量。氮?dú)鉃槎栊詺怏w,基本不參與水體里面的離子反應(yīng),因此用來(lái)隔離空氣對(duì)水質(zhì)的影響。選用中間水箱容積50m,為FRP材質(zhì),內(nèi)襯聚酯等惰性材料。包含氮封閥、減壓閥及水封。

      ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥042.jpg

      半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

      閥體:ZG230-450、ZG1Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
      閥芯、閥座:0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni9+堆焊司鈦萊合金、0Cr18Ni12Mo2Ti+堆焊司鈦萊合金、0Cr18Ni9+增強(qiáng)聚四氟乙烯
      閥桿:0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti
      膜蓋:Q235A、1Cr18Ni9Ti
      膜片:橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物、氟橡膠、

      半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例產(chǎn)品特點(diǎn):
      1、壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn),因而方便、快捷、省力省時(shí)可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。
      2、控制精確度比ZZY型自力式高1倍左右,故適合在控制精度高的場(chǎng)合使用。
      3、對(duì)同一臺(tái)閥而言,調(diào)節(jié)范圍比ZZY型自力式廣。
      4、反應(yīng)特別靈敏,極小的壓力(如50mm水柱的壓力)或極小的壓力變化都可以感測(cè)出來(lái)。
      5、減壓比特別大,例如閥前0.8MPa,閥后50mmH2O,壓差比達(dá)1600。

      ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥46.jpg

      閥體組件:
      結(jié)構(gòu)大類(lèi):自力式
      結(jié)構(gòu)類(lèi)型:帶指揮器操作型
      閥芯型式:?jiǎn)巫?br/>流量特性:快開(kāi)
      公稱(chēng)壓力:1.6、2.5、4.0、.5.0、6.4MPa
      閥門(mén)口徑:DN15~200
      適用溫度:-20~80℃
      泄漏標(biāo)準(zhǔn):V、VI級(jí)
      連接方式:法蘭、螺紋、焊接
      三、半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例主要參數(shù)、性能指標(biāo)與材料

      ZZYVP型帶指揮器調(diào)壓閥18.jpg

      ZZDQ玻璃鋼水箱氮封閥主要參數(shù)
      1、主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見(jiàn)表一                                        表一

      公稱(chēng)通徑DN(mm)

      20

      25

      40

      50

      80

      100

      150

      閥座直徑(mm)

      6

      15

      20

      25

      32

      40

      50

      65

      80

      100

      125

      150

      額定流量系數(shù)Kv

      0.32

      5

      8

      11

      20

      30

      48

      75

      120

      190

      300

      480

      壓力調(diào)節(jié)范圍KPa

      0.1~0.5、0.4~5.0、4.0~12.0、

      公稱(chēng)壓力PN(MPa)

      1.6

      被調(diào)介質(zhì)溫度(℃)

      -5~+100

      流量特性

      快開(kāi)

      調(diào)節(jié)精度(%)

      ≤±5

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積(cm2)

      100

      200

      280

      400

      信號(hào)接口

      內(nèi)螺紋M10×1

      M16X1















       
      2、半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例壓力調(diào)節(jié)范圍見(jiàn)表二                                                 表二

      壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa)

      指揮器膜室
      有效面積(cm2)

      執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室
      有效面積(cm2)

      使用閥門(mén)口徑(mm)

      0.1~0.5

      1200

      100

      20~32

      0.4~5.0

      600

      4.0~12.0

      400

      0.1~0.5

      1200

      200

      40~50

      0.4~5.0

      600

      4.0~12.0

      400

      0.1~0.5

      1200

      400

      65~100

      0.4~5.0

      600

      4.0~12.0

      400

      0.1~0.5

      1200

      600

      125~150

      0.4~5.0

      600

      4.0~12.0

      400

       
      3、超純水氮封水箱ZZYVP-16B自力式氮封閥主要零件材料見(jiàn)表三                        

      零 件 名 稱(chēng)

      材         料

      氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),指揮器

      組合件

      閥體,閥蓋

      ZG230-450,ZG0Cr18Ni9Ti,ZG0Cr18Ni12Mo2Ti

      推桿,閥桿

      2Cr13,1Cr18Ni9

      閥座

      1Cr18Ni9Ti

      閥芯(軟密封)/填料

      聚四氟乙烯

      波紋膜片

      橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物

      彈簧

      1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

       半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例典型的安裝方式說(shuō)明:

      氮封閥002.jpg

       半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)中的安裝示意圖及工作原理:

      工作原理:
          當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開(kāi)啟,放料時(shí),液面下降,氣相部分容積增大,罐內(nèi)氮?dú)鈮毫档?,ZZYVP-16B、ZZDG-16B自力式供氮閥開(kāi)啟,向儲(chǔ)罐注入氮?dú)?,罐?nèi)氮?dú)鈮毫ι仙?,?dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設(shè)定值時(shí),供氮閥自動(dòng)關(guān)閉。
          當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開(kāi)啟,進(jìn)料時(shí),液面上降,氣相部份容積減小,罐內(nèi)壓力升高,當(dāng)高于泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥打開(kāi),向外界釋放氮?dú)?,罐?nèi)氮?dú)鈮毫ο陆?,降至泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí),泄氮閥自動(dòng)關(guān)閉。

      氮封系統(tǒng)02.jpg

      半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例選用說(shuō)明:
          一般供氮壓力在300~800KPa左右,氮封設(shè)定壓力1KPa,泄氮壓力2KPa,呼吸閥呼氣壓力3KPa,吸氣壓力-300Pa。
          罐頂呼吸閥僅起安全作用,是在主閥失靈,導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過(guò)高或過(guò)低時(shí),起到安全作用,在正常情況下不工作。
          泄氮閥安裝在罐頂,口徑一般與進(jìn)液閥口徑相近,但工況參數(shù)不一樣,需進(jìn)選型計(jì)算再定。
          一般供氮閥選用ZZYVP-16B型指揮器自力式壓力調(diào)節(jié)閥,泄氮閥選用ZZVP-16K自力式微壓調(diào)節(jié)閥、呼吸閥采用阻火式。