1. Zdroje odpadních vod, typické kontaminanty a vlastnosti vody
Odpadní vody vznikající při výrobě polovodičů z karbidu křemíku (SiC) a nitridu gallia (GaN) pocházejí především z procesů epitaxiálního růstu, leptání, implantace iontů, nanesení tenkých vrstev, broušení a čištění waferů, stejně jako z praní čistých místností. Ve srovnání s odpadními vodami z výroby konvenčních křemíkových polovodičů mají odpadní vody třetí generace polovodičů mnohem složitější složení a jejich úprava je výrazně obtížnější.
Mezi typické kontaminanty patří fluoridy, vysoké koncentrace kyselin a zásad, ultrajemné částice karbidu křemíku, sloučeniny gallia, nitridy, stopové množství těžkých kovových iontů a malé množství organických kontaminantů, například zbytky fotoodolného laků a chemikálií pro odstraňování laku, což vede ke kolísání hodnot CHSK.
Odpadní voda se vyznačuje střídavými silně kyselými a alkalickými proudy, vysokými koncentracemi fluoridů, ultrajemnými suspendovanými pevnými látkami a vysoce korozivními vlastnostmi. Stabilní koloidní částice se usazují velmi pomalu, což zvyšuje riziko ucpání potrubí a membrán. Kromě toho výroba polovodičů se širokou zakázanou pásmovou mezerou vyžaduje rekuperovalní vodu ultra-vysoké čistoty, přičemž požadavky na kvalitu vody jsou výrazně přísnější než u běžného průmyslového odpadního vodního hospodářství.
2. Běžné výzvy zákazníků
Výrobci polovodičů SiC a GaN se často potýkají s několika výzvami v oblasti úpravy odpadních vod.
Ultrajemné částice SiC a GaN je obtížné odstranit běžným usazováním, což vede k hromadění štěrku, ucpaní zařízení, častému zanesení membrán a nákladnému výpadku výroby. Vysokofluoridová odpadní voda vznikající při procesech leptání je obtížné konzistentně upravit, což komplikuje dodržování stále přísnějších environmentálních norem pro vypouštění.
Výrobní proces také generuje střídavé kyselé a alkalické proudy odpadní vody s vysokou korozivitou, které vyžadují specializovaná korozivzdorná zařízení místo standardních průmyslových systémů. Současně polovodičoví výrobci vyžadují extrémně vysoké míry recirkulace ultracílé vody, avšak běžné technologie úpravy často nedosahují požadované kvality vody, což vede k nadměrné spotřebě čerstvé vody a vyšším provozním nákladům.
Navíc moderní polovodičové výrobní závody obvykle disponují omezeným montážním prostorem a rychle se vyvíjejícími výrobními linkami, což ztěžuje rozšiřování nebo modernizaci tradičních rozsáhlých zařízení pro úpravu odpadních vod. V důsledku toho roste poptávka po kompaktních, modulárních a plně přizpůsobitelných systémech úpravy odpadních vod, které jsou speciálně navrženy pro výrobu polovodičů s vysokou přesností.
3. Technologický proces a konfigurace základního zařízení
Abychom zvládli vysoký obsah fluoridů, ultrajemné částice a korozivní vlastnosti odpadních vod ze výroby SiC a GaN, používáme specializovaný technologický proces, který zahrnuje:
Oddělené sběr → přesné nastavení pH a destabilizace koloidů → koagulace a odstranění fluoridů → jemné filtrace → pokročilá membránová úprava → opětovné využití ultracílé vody
Kyselé, alkalické, obsahující fluoridy a technologické odpadní vody jsou sbírány a vyrovnávány odděleně, aby se minimalizovaly hydraulické výkyvy a kolísání kvality vody. Přesná regulace pH destabilizuje koloidní částice, zatímco optimalizovaný systém koagulace a usazování účinně odstraňuje suspendované látky a většinu fluoridů.
Adsorpce aktivního uhlí a přesná filtrace odstraňují stopové organické sloučeniny a zbytkové kovové kontaminanty. Očištěná voda poté prochází systémem ultrafiltrace (UF) a následně systémem odolného proti zanesení reverzního osmózu (RO) pro hlubokou desolizaci, čímž vzniká voda vysoké čistoty vhodná pro čištění polovodičových destiček a další procesy výroby polovodičů.
Základní zařízení zahrnuje:
- Odolné proti korozi vyrovnávací nádrže a systémy úpravy pH
- Reaktory s vysokou účinností pro odstraňování fluoridů a rozrušení koloidů
- Plně automatické systémy změkčování vody
- Membránové filtrační systémy odolné proti zanesení
- Inteligentní systémy dávkování chemikálií
- Vysokopřesné online přístroje pro monitorování kvality vody
4. Výhody řešení
Toto řešení je speciálně navrženo pro výrobu polovodičů třetí generace na bázi SiC a GaN a účinně řeší tři klíčové průmyslové výzvy: odstranění ultrajemných částic, kontrolu fluoridů a odolnost proti korozi.
Očištěná voda konzistentně splňuje jak požadavky na opakované použití ve výrobě, tak environmentální normy pro vypouštění. Na zakázku lze navrhnout nestandardní zařízení, která se přizpůsobí kompaktnímu uspořádání provozu i vysoce korozivním provozním podmínkám; zahrnují posílené protikorozní konstrukce, protiblokující proudové kanály a modulární kompaktní návrhy přizpůsobené polovodičovým zařízením.
Všechny základní elektrické řídicí systémy, mechanická zařízení a komponenty úpravy vody jsou vyrobeny v souladu s mezinárodně uznávanými normami CE, UL a ISO, což zaručuje vynikající bezpečnost, spolehlivost a soulad s předpisy pro náročné polovodičové aplikace.
Systém nabízí vynikající odolnost vůči kolísání kvality vody, což výrazně snižuje zanesení membrán, frekvenci údržby a provozní prostoj. Míra recyklace vody může přesáhnout 95 %, čímž se výrazně snižuje spotřeba sladké vody a celkové provozní náklady.
Jeho modulární, prostorově úsporný design umožňuje flexibilní rozšiřování kapacity, zatímco plně automatické inteligentní řízení zajišťuje stabilní provoz pro nepřetržitou výrobu polovodičů s vysokou přesností.
5. Reference projektů a podporující dokumentace
Úspěšně jsme dodali systémy na čištění odpadních vod pro výrobní zařízení polovodičových waferů z karbidu křemíku (SiC) a nitridu gallia (GaN), včetně referenční továrny na výrobu polovodičů se širokou zakázanou pásmovou mezerou s kapacitou čištění 900 m³/den.
Systém fungoval spolehlivě a účinně odstraňoval usazování částic, stabilizoval odstraňování fluoridů a průběžně vyráběl regenerovanou vodu splňující požadavky na opakované použití ultracísté vody pro polovodičový průmysl.
Podporující dokumentace zahrnuje:
- Vlastnické patenty na procesy
- Certifikáty CE, UL a ISO
- Zprávy o testování kvality vody od nezávislých třetích stran
- Dokumentace přijetí projektu
- Referenční projekty od předních výrobců polovodičů
6. Rozsah služeb a proces spolupráce
Poskytujeme komplexní EPC kompletní řešení pro čištění odpadních vod pro výrobce polovodičů třetí generace, včetně průzkumu místa, analýzy kvality vody, přizpůsobeného procesního inženýrství, výroby nestandardního zařízení, instalace, uvedení do provozu, provozních a údržbářských služeb, modernizací systémů a dodávek spotřebních materiálů po celou dobu životnosti.
Standardní postup spolupráce
- Průzkum místa a odběr odpadních vod s komplexní analýzou kvality vody
- Přizpůsobený návrh procesu a zařízení na základě provozních podmínek
- Výroba zařízení a realizace stavby na místě po potvrzení smlouvy
- Instalace, uvedení do provozu a integrovaný zkušební provoz do doby dosažení stabilního dodržování požadavků
- Podpora při přijetí projektu a školení provozních pracovníků
- Dlouhodobá preventivní údržba, technická podpora, optimalizace systému a služby pro modernizaci
EN
