Nivelul de contaminare cu particule al rășinii PFA afectează performanța încălzitorului în apă DI de înaltă{0}puritate?

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) Pot fi produse clase PFA de înaltă puritate cu filtrare suplimentară și extrudare în cameră curată pentru<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.

Surse și efecte ale contaminării cu particule
În producție, particulele din rășina PFA sunt introduse din trei surse: catalizator rezidual (crom, compuși de aluminiu), negru de fum din grade colorate și polimer deteriorat (oligomeri). În timpul extrudării încălzitorului, unele particule devin înglobate în peretele PFA și unele sunt expuse la suprafață. În serviciul de apă DI, sunt prezente două mecanisme de eliberare: (1) vărsare directă: particulele atașate la suprafață sunt eliberate în apă; (2) leșiere: apa difuzează în PFA, transportând oligomeri și reziduuri de catalizator la suprafață.

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) într-un rezervor de apă DI de 1.000 L timp de 1.000 de ore. Acest lucru crește numărul de particule de la aproape-zero la 100-1.000 de particule/mL - inacceptabil pentru băile de clătire cu semiconductori (limită normală<50 particles/mL >0,05 um). Lansări de PFA de puritate ultra-înaltă-<10³ particles throughout the same period-negligible

Nivelurile de contaminare cu particule după gradul 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? Aplicații
Industrial/Standard 10.000–100.000 Prelucrare chimică, tratarea deșeurilor 100 până la 1000 Fabrică standard Nu
Puritate ridicată 1.000-10.000Cameră curată (Clasa 10.000)10–100 Marginal (numai pe durată scurtă) Alimente farmaceutice
Puritate ultra-înaltă- (UHP) 100–1.000Sală curată (Clasa 100) 1-10 Da (cu monitorizare) Bancuri umede cu semiconductor
UHP, grad-semiconductor<100 Cleanroom (Class 10) 0.1-1 Yes (long-term) Critical wafer rinse
UHP de gradul electron{0}<10 Cleanroom (Class 1) <0.1 Yes (best-in-class) Extreme UV lithography, sophisticated nodes
Dovezi de teren de la fabricarea semiconductorilor
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 um). Napolitanele curățate cu această apă au prezentat defecte de suprafață cauzate de poluarea cu particule. Fabrica a schimbat încălzitoarele cu PFA de calitate UHP (număr de particule < 500 per cm3). Rezistivitatea a fost restabilită la 18 MΩ·cm, numărul de particule a fost mai mic de 10 particule/mL și defectele plachetelor au fost eliminate. Diferența de cost între încălzitoarele normale și UHP a fost de 300 pe încălzitor (1.000 față de . 700), dar costul loturilor de napolitane aruncate la gunoi (700) a făcut necesar UHP (50.000 pe eveniment).

Particule de suprafață și deteriorarea performanței
Chiar dacă particulele nu se varsă în apă, cele încorporate pe suprafața PFA provoacă trei probleme de performanță:

Nuclearea pentru creșterea bacteriilor: Bacteriile aderă la imperfecțiunile suprafeței în apă caldă DI (70-80 grade). Particulele devin puncte de ancorare, biofilmul se dezvoltă mai repede și transferul de căldură devine mai rău.

Nuclearea pentru depunerea de calcar: Particulele de silice (comune în apa DI din rezervoarele de sticlă) se lipesc de particulele de suprafață pentru a forma depuneri tari care izolează încălzitorul.

Creșterea rugozității suprafeței: particulele încorporate formează micro-protuberanțe (Ra crește de la 0,2 µm la 0,5-1,0 µm) Suprafețele aspre rețin bulele și creează puncte fierbinți, ceea ce duce la o curățare mai frecventă (consultați articolul #91).

Pentru sistemele DI cu puritate ridicată-nivelul de contaminare cu particule al rășinii PFA nu este doar o specificație de material, ci este o specificație de performanță a procesului.

Verificare și specificație
Specificați când comandați încălzitoare PFA pentru serviciul de apă DI de înaltă calitate:

Număr de particule: numărul maxim de particule per cm³ de rășină evaluat prin analiza dinamică a imaginii (DIA) sau obturarea luminii (ASTM F658).<1,000 particles >0,2 µm pentru UHP,<100 for critical.

Metale extractibile: ICP-MS după 48 de ore de leșiere în apă DI la 80 de grade . Fe, Cr, Ni, Cu, Zn<1 ppb each.

TOC leachables: Carbon organic total după aceeași leșiere Mai puțin de 0,1 mg/L.

Rugozitatea suprafeței Ra<0.3 µm after extruding.

Mediu de producție: extrudarea trebuie să fi fost efectuată într-o cameră curată-(Clasa 100 sau mai mare).

Pentru încălzitoarele existente, măsurați numărul de particule de apă DI în amonte și în aval de încălzitor. O creștere mare sugerează eliminarea particulelor.

Concluzie Calitatea apei DI influențată de contaminarea cu particule
Nivelul de contaminare cu particule al rășinii PFA influențează în mod direct performanța încălzitorului în apă DI cu puritate ridicată-. PFA industrial standard (10.000-100.000 particule/cm^3) eliberează suficiente particule pentru a deteriora calitatea apei de 18 MΩ*cm DI care provoacă defecte ale plachetelor și rezistivitate mai scăzută. Bancurile umede cu semiconductori și alte sisteme DI importante necesită PFA de puritate ultra--(mai puțin de 1.000 de particule/cm³). PFA standard este adecvat pentru DI non-critice (de exemplu, spălare de laborator, turnuri de răcire). Prima de cost a UHP PFA (30-100%) este justificată de costul incidentelor contaminate. Particulele invizibile sunt cauza unor defecte evidente în apa DI. Definiți puritatea, asigurați-vă curățenia, protejați-vă bunurile. Baia poate părea curată, dar particulele spun povestea reală. Luați-le măsurătorile. Numiți-le. Pune-le sub control