一、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂概述：
AMBERJET UP6040是一種專門為了用于純度的水處理系統(tǒng)中的終端精制超純水器所設(shè)計(jì)，制造生產(chǎn)的半導(dǎo)體級(jí)混床離子交換樹脂。此預(yù)先混合的產(chǎn)品是由依當(dāng)量平衡比例的高交換容量，再生的凝膠型強(qiáng)酸陽樹脂及強(qiáng)堿陰樹脂所組合的。這些樹脂是經(jīng)由羅門哈斯公司的噴射制程所生產(chǎn)的，具的物理及化學(xué)穩(wěn)定性的均一顆粒型樹脂。兩種樹脂顆粒大小的分布是經(jīng)過特別設(shè)計(jì)，以避免當(dāng)樹脂與水?dāng)嚢钑r(shí)，陽陰樹脂因?yàn)橹亓Φ牟煌蛛x。如此的設(shè)計(jì)，可確保終端精制塔內(nèi)的混床樹脂是混合的，并發(fā)揮的交換平衡效益。均一顆粒的特性使得樹脂加強(qiáng)了混床樹脂的離子交換速率，使得樹脂可操作于較高的采水流量，并達(dá)到壓差及純度的平衡點(diǎn)。上述的特點(diǎn)，使得此樹脂可在消耗最少的清洗水情形下，得到純度的純水。
AMBERJET UP6040是應(yīng)使用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的超純水系統(tǒng)，及其它類似用途的需求，所特殊設(shè)計(jì)的不再生型終端精制混床樹脂。此樹脂的使用，使得所有種類的離子，如二氧化硅、TOC及次微米顆粒濃度等的泄漏量，進(jìn)入了新低的紀(jì)元。由于為不再生型，此新種類的半導(dǎo)級(jí)混床樹脂不會(huì)受到再生系統(tǒng)的影響，并可在采水中發(fā)揮的特性。AMBERJET UP6040并不建議用于可再生的混床系統(tǒng)中。
二、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂基本特性
入水溫度 15-25oC (60-77 oF)
最小床深 900mm (8 feet)
采水流速 30到50BV*/小時(shí)
建議入水水質(zhì)>17MW-cm
入水二氧化硅濃度 < 2ppb
入水總有機(jī)碳濃度(TOC) < 15ppb
1． 此樹脂可用于此建議之外的操作條件，但結(jié)果可能不是的。
2. 1BV(床容積)=每1m3樹脂為1m3溶液
在不再生的終端精制應(yīng)用上，超純水的質(zhì)量是遠(yuǎn)較樹脂的基本特性來的重要，但其所使用的樹脂特性以得到的效能及最長使用壽命仍然是不可忽視的。AMBERJET UP6040的主要樹脂特性如下表所示 ，這些數(shù)據(jù)顯示了組成AMBERJET UP6040的陽陰樹脂特性，而這些特性賦予AMBERJET UP6040高交換容量、均一顆粒大小等的嚴(yán)格樹脂標(biāo)準(zhǔn)。
陽樹脂H+ 陰樹脂OH-
含濕量，% 44.0-51.0 54.0-60.0
總交換容量，eq/L 32.00 31.10
均一系數(shù) ￡1.20 ￡1.20
H型，%含量 399 –
OH型，%含量 - 395.0
Cl型，%含量 - ￡0.5
三、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂應(yīng)用及特性
在半導(dǎo)體廠內(nèi)的超純水處理系統(tǒng)是一龐大的，復(fù)雜的系統(tǒng)，并包含了許多不同的單元，而整個(gè)系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)主要是為了得到的超純水。雖然沒有任何單一的單元可以確保最終的產(chǎn)水水質(zhì)，但是終端精制混床是超純水在接觸到半導(dǎo)體芯片前的道化學(xué)精制的處理程序，其重要性是不可忽視的。不像對(duì)化學(xué)物質(zhì)呈現(xiàn)惰性的管路及過濾材料，離子交換樹脂是帶化學(xué)性反應(yīng)的聚合物，所有的待處理水會(huì)的通過樹脂，因此精制混床樹脂是除去微量化學(xué)污染物質(zhì)的道防線。除此之外，這些樹脂絕不能釋出任何物質(zhì)，進(jìn)而污染到不能間斷的超純水供水系統(tǒng)。因?yàn)檫@些嚴(yán)格的條件，終端精制混床樹脂必須是的品質(zhì)，且同時(shí)必須是正確的被使用的。
四、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂終端精制的設(shè)計(jì)概念
現(xiàn)今的超純水討論的是兆分之一(ppt)不純物的范圍，在如此的嚴(yán)格的要求下，終端精制混床樹脂的設(shè)計(jì)是沒有任何彈性的。此終端精制混床樹脂的使用必須確保除去所有的不純物，例如前端制程所可能導(dǎo)入的再生劑化學(xué)殘余物質(zhì)等。在水力的設(shè)計(jì)上，必須確保采水周期時(shí)水流分布是均勻的，同時(shí)壓差及離子交換速率也必須是平衡的。此最終精制的效能，必須是在可信賴的設(shè)備及可負(fù)擔(dān)的成本考量下被確保的。整個(gè)系統(tǒng)必須是精簡的、易操作及不容易故障的。大部份的超純水系統(tǒng)工程師及供貨商會(huì)考慮使用不再生型的終端精制 混床樹脂來達(dá)到上述對(duì)最后精制系統(tǒng)的要求。而AMBERJET UP6040正是符合這些要求的。在正確的不再生精制器的設(shè)計(jì)及操作下，AMBERJET UP6040樹脂可以符合成本、效能、使用壽命等的要求及最重要的可信賴性。
五、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂工作交換容量
與一般的離子交換樹脂應(yīng)用相比較，交換容量在超純水系統(tǒng)的終端精制混床應(yīng)用上并不是最主要的因素，因?yàn)榫苹齑驳娜胨|(zhì)所殘余的不純物，應(yīng)該已是ppb的范圍。因此終端精制混床樹脂床的設(shè)計(jì)，是在不超過樹脂的離子交換速率范圍內(nèi)，以的流量及最少的床體接觸時(shí)間為主要的參考數(shù)據(jù)。
一般而言，精制混床的入水水質(zhì)不純物含量，雖然是相當(dāng)?shù)牡?，但卻具有極大的變異性(例如某周為2ppb，但次周卻為6ppb)，因此，工作交換容量的計(jì)算無法單純的以某一數(shù)據(jù)加以表示。實(shí)際的終端精制混床的使用壽命是決定在前端處理單元的良莠，而不是樹脂的交換容量。AMBERJET UP6040所使用的陽陰樹脂，是在所有類似相同用途的樹脂中，已被證實(shí)具有的交換容量。在采水周期中，終端精制混床樹脂會(huì)因吸附入水中所含不同種類，如二氧化硅、硼離子、鈉離子及碳酸氫鹽之類等不易去除的離子，而逐漸飽和。除非入水的不純物瞬間出現(xiàn)非常高的濃度，其終結(jié)(指離子的泄漏)是緩慢發(fā)生的。也因此，使用單位必須仔細(xì)監(jiān)控終端精制混床的離子泄漏量變化情形，因?yàn)檫@個(gè)變化是非常和緩的。在具有良好的設(shè)計(jì)及操作條件下，經(jīng)驗(yàn)顯示此終端精制混床樹脂的使用壽命可以超過一年以上。但如在入水離子濃度較高的條件下，樹脂將因較高的負(fù)荷而縮短其使用壽命。
六、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂流量及壓差
流量是非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)終端精制混床樹脂而言，體積流量不應(yīng)低于30BV/h (3.8gpm/ft3)。在流量高達(dá)50BV/h (6.3gpm/ft3)的操作條件下，也是經(jīng)常所采用的設(shè)計(jì)，且證明可得到的結(jié)果，在某些系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的流量更是略高過此數(shù)據(jù)。因此流量的設(shè)計(jì)是由具經(jīng)驗(yàn)的超純水處理系統(tǒng)制造商，依系統(tǒng)的供水純度要求及工程參數(shù)之間，折衷權(quán)衡后所獲得的選擇。而AMBERJET UP6040可以滿足這些設(shè)計(jì)中，對(duì)終端精制混床樹脂的所有要求。流量同時(shí)是決定壓差的主要參數(shù)，AMBERJET UP6040在一般建議流量參數(shù)間的壓差情形，建議精制混床樹脂的床深約為1米(3呎)。TOC 在AMBERJET UP6040的制造過程中，已嚴(yán)格的控制并減少從樹脂內(nèi)所釋放出的TOC總量。雖然使用了純凈的、預(yù)先混合及不易分離的超純水等級(jí)的離子交換樹脂，以得到最少的TOC泄漏量，但是由于儲(chǔ)存、運(yùn)送、樹脂的拿取及加載桶槽等程序，仍會(huì)造成采水初期短暫的TOC泄漏釋出。在適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存及正確的樹脂拿取及加載程序下，此TOC的釋放并不會(huì)持續(xù)太久的時(shí)間。大部份的情形下，AMBERJET UP6040可在6個(gè)小時(shí)的清洗時(shí)間內(nèi)，將TOC的泄漏量減少至1.0ppb以內(nèi)。
然而終端精制混床的TOC泄漏量基線，并不只是決定于樹脂的純凈程度，且同時(shí)受到整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及效能所影響?？v使AMBERJET UP6040是無比的純凈，它仍然無法除去非離子性的有機(jī)物質(zhì)。因此，終端精制混床的效果是由樹脂的純凈度及置于精制混床前的有機(jī)物氧化單元(如紫外線UV light等)的效能所綜合得到的。紫外線必須將水中的有機(jī)物質(zhì)，加以氧化使其成為帶負(fù)電價(jià)的離子，然后后續(xù)單元的混床才能將其吸附去除。為了使精制混床發(fā)揮TOC的去除效果，前置的紫外線設(shè)備必須是正確的設(shè)計(jì)、保養(yǎng)并不得過載操作的。
同時(shí)必須注意，所有氧化有機(jī)物質(zhì)的設(shè)備單元，也會(huì)在超純水流程中產(chǎn)生氧化物質(zhì)。這些如氧(O2)、臭氧(O3)，過氧化氫(H2O2)及 如羥基等的自由基，在具能量的紫外線設(shè)備中，甚至可經(jīng)由直接的接觸而產(chǎn)生。因此，在整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，必須小心注意并應(yīng)盡量減少這些氧化物質(zhì)進(jìn)入到終端精制混床內(nèi)。這些氧化物質(zhì)會(huì)氧化混床樹脂，并造成化學(xué)特性的變化。遭氧化的樹脂初期會(huì)呈現(xiàn)離子交換速率的衰退，并逐漸的釋放少量的TOC。如果氧化情形變的很嚴(yán)重時(shí)，TOC將會(huì)開始大量的泄漏，甚至于樹脂的顆粒碎片都可能被排出于桶槽。雖然AMBERJET UP6040已經(jīng)選用了具抗氧化性的樹脂，但它們并不是的抗拒氧化，也因此長時(shí)間的曝露在氧化物質(zhì)的環(huán)境下，樹脂的有效壽命將會(huì)減短。
七、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂離子的泄漏
AMBERJET UP6040及其組成樹脂均經(jīng)過后處理程序，充份的再生，以確保對(duì)各種的離子種類而言，均為最少的離子泄漏量。這些氫型及氫氧型樹脂均具的再生比率，在經(jīng)過獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室檢測AMBERJET UP6040的產(chǎn)水水質(zhì)，所有的離子種類濃度之低，已超過該實(shí)驗(yàn)室的檢測能力，因此所有的檢測數(shù)據(jù)均為空白。該實(shí)驗(yàn)室的檢測基線泄漏量，大部份的離子種類均為個(gè)位數(shù)的兆分之1(ppt)。而在如此低范圍的離子層析分析(ion chromatography analysis)下，，AMBERJET UP6040的二氧化硅泄漏量通常是低于50ppt。 在實(shí)際使用上，類似或更低的數(shù)據(jù)是常見的。然而我們?nèi)匀槐仨殢?qiáng)調(diào)對(duì)超純水的規(guī)范而言，樹脂的實(shí)際效能仍然是視個(gè)別單元的設(shè)計(jì)、安裝及操作而有所不同。因此 雖然在樹脂的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中,樹脂的純凈程度是如何的被強(qiáng)調(diào)，想依此系統(tǒng)中的單個(gè)樹脂單元，即給予保證整個(gè)水處理系統(tǒng)的最終產(chǎn)水純度郄是不可能的。但AMBERJET UP6040已然表現(xiàn)了在超純水處理系統(tǒng)中的效能，也保證此樹脂不會(huì)限制了整體系統(tǒng)的功效。
八、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂顆粒泄漏
AMBERJET UP6040是用于超純水系統(tǒng)中個(gè)減少顆粒泄漏量的樹脂，其概念與多年來描述樹脂的顆粒大小及細(xì)微粒(fines)的定義是有所不同的，而是與樹脂表面上次微米(sub-micron)的細(xì)小顆粒有關(guān)。這對(duì)樹脂的制造而言，是一個(gè)相當(dāng)新的概念，因?yàn)楸仨氉寴渲砻姹３址浅５钠交?、干凈，同時(shí)防止因樹脂的相互磨擦，所造成的剝落情形。在此概念下，AMBERJET UP6040的組成陽陰樹脂，在顆粒聚合的生產(chǎn)開始階段時(shí)，即開始控制減少樹脂表面次微米顆粒的釋放。
雖然AMBERJET UP6040仍然不是沒有顆粒的釋放，但相較其它用于類似用途的樹脂，它已經(jīng)是大幅減少顆粒的排放。雖然系統(tǒng)中的終端過濾器仍然是確保超純水產(chǎn)水中，不含任何顆粒的主要單元。AMBERJET UP6040的使用將大幅減少在新樹脂產(chǎn)水初期，大量顆粒釋放所產(chǎn)成的過濾器瞬間負(fù)荷。較少終端精制混床樹脂顆粒的釋放，表示終端過濾器較長的使用壽命及較佳的過濾效果。
九、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂二氧化硅及硼離子
在超純水處理系統(tǒng)中，控制二氧化硅及硼的泄漏量是非常的具挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@些物質(zhì)并無法用濾膜加以濾除。雖然強(qiáng)堿陰離子交換樹脂可以去除二氧化硅及硼離子，但如果它們是存在水中的話，將會(huì)是在超純水系統(tǒng)中，由混床精制器中泄漏出來的離子。而AMBERJET UP6040將 會(huì)讓產(chǎn)水中的二氧化硅及硼離子泄漏量低于所有檢測設(shè)備的測量值。然而，當(dāng)此二者離子穿越了超純水處理系統(tǒng)的前置處理部份，形成終端精制混床的負(fù)荷時(shí)，樹脂仍然會(huì)因離子的吸附而飽和終結(jié)。因此，為確保精制混床的效能及最長的使用壽命，在上述的離子抵達(dá)終端精制混床前，應(yīng)盡可能利用前處理單元，將濃度減少到的程度。二氧化硅及硼離子可以利用進(jìn)入終端循環(huán)系統(tǒng)前的可再生初級(jí)混床加以有效的去除。但如果這個(gè)初級(jí)混床是經(jīng)常的過載操作而超過二氧化硅及硼離子的終點(diǎn)泄漏值，終端精制混床樹脂的使用壽命將會(huì)大幅的減短。因此，建議是小心的控管初級(jí)系統(tǒng)的二氧化硅及硼離子的泄漏量,而非嘗試以終端精制混床樹脂除去這些物質(zhì)。
十、AMBERJET UP6040超純水拋光樹脂操作溫度
溫度是另一個(gè)影響終端精制混床樹脂效能的重要參數(shù)。對(duì)混床而言，較高的操作溫度將會(huì)造成二氧化硅及TOC的泄漏量增加，同時(shí)亦可能造成較高的硼離子泄漏。由于使用具高能量的氧化TOC 紫外線設(shè)備，進(jìn)入終端精制循環(huán)系統(tǒng)的水溫會(huì)因此而提高。為了從終端精制混床得到的產(chǎn)水水質(zhì)，將水溫維持在低于攝氏25度是非常重要的。終端精制混床是可以工作在較高的水溫，但也會(huì)因此而造成較高的離子泄漏量及較短的使用壽命。在已操作一段時(shí)間的精制混床中，當(dāng)入水水溫瞬間上升時(shí)，常會(huì)造成明顯，可監(jiān)測的TOC或二氧化硅泄漏量提升。這現(xiàn)象類似樹脂的終結(jié)，但實(shí)際上是因于較高入水水溫所造成的平衡轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。對(duì)AMBERJET UP6040測試了電阻值、總有機(jī)碳值及離子交換速率的特性，保證每批次的AMBERJET UP6040均能符合生產(chǎn)超純水所需要非常嚴(yán)苛的特性參數(shù)，并可滿足使用單位的需求。
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