راه‌حل تصفیه فاضلاب نیمه‌هادی‌های SiC و GaN

۱. منابع فاضلاب، آلاینده‌های معمول و ویژگی‌های آب

آب‌های فاضل حاصل از تولید نیمه‌هادی‌های کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیوم (GaN) عمدتاً از فرآیندهای رشد اپی‌تاکسیال، خوردن (اتچینگ)، جذب یونی، رسوب‌دهی لایه‌های نازک، سوهان‌کاری و شست‌وشوی وفرها و همچنین شست‌وشوی اتاق‌های پاک تولید می‌شود. در مقایسه با آب‌های فاضل نیمه‌هادی‌های معمولی سیلیکونی، آب‌های فاضل نیمه‌هادی‌های نسل سوم ترکیب بسیار پیچیده‌تری دارند و پردازش آن‌ها به‌مراتب دشوارتر است.

آلاینده‌های رایج شامل فلورید، اسیدها و بازها با غلظت بالا، ذرات فوق‌العاده ریز کاربید سیلیکون، ترکیبات گالیوم، نیتریدها، یون‌های فلزات سنگین در مقادیر ناچیز و مقدار کمی آلاینده‌های آلی مانند بقایای فتو رزیست و مواد شیمیایی برداشتن لایه‌ها هستند که منجر به نوسان سطح COD می‌شوند.

آب‌های فاضلۀ تولیدی دارای ویژگی‌هایی از قبیل نوسان بین جریان‌های اسیدی و قلیایی شدید، غلظت بالای فلوئورید، ذرات معلق فوق‌العاده ریز و خاصیت بسیار خورنده هستند. ذرات کلوئیدی پایدار بسیار آهسته ته‌نشین می‌شوند و این امر خطر گرفتگی لوله‌ها و انسداد غشاها را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، تولید نیمه‌هادی‌های با گاف انرژی گسترده نیازمند آب بازیافتی با خلوص بسیار بالا است و استانداردهای کیفیت آب در این زمینه به‌مراتب سخت‌گیرانه‌تر از استانداردهای رایج در تصفیه آب‌های فاضله صنعتی است.

۲. چالش‌های رایج مشتریان

تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌های SiC و GaN معمولاً با چندین چالش در زمینه تصفیه آب‌های فاضله مواجه می‌شوند.

ذرات اولترا ریز کاربید سیلیسیوم و گالیم نیترید را نمی‌توان به‌راحتی از طریق ته‌نشینی معمولی حذف کرد؛ در نتیجه رسوب انباشته می‌شود، تجهیزات مسدود می‌گردند، گرفتگی غشاهای تصفیه به‌طور مکرر رخ می‌دهد و توقف‌های تولید پرهزینه ایجاد می‌شود. فاضلاب با غلظت بالای فلورید که در فرآیندهای اچینگ تولید می‌شود، به‌صورت پایدار قابل تصفیه نیست و رعایت استانداردهای روزافزوناً سخت‌گیرانه‌ترِ دفع محیط‌زیست را دشوار می‌سازد.

فرآیند تولید همچنین جریان‌های فاضلاب اسیدی و قلیایی متناوبی با خاصیت خورندگی بسیار بالا تولید می‌کند که نیازمند تجهیزات مقاوم در برابر خوردگیِ تخصصی است، نه سیستم‌های صنعتی معمولی. در عین حال، تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌ها نرخ بازیابی آب فوق‌العاده خالص را با دقت بسیار بالا مطالبه می‌کنند، در حالی که فناوری‌های تصفیه مرسوم اغلب نمی‌توانند کیفیت لازم آب را تأمین کنند و این امر منجر به مصرف بیش از حد آب شیرین و افزایش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

علاوه بر این، کارخانه‌های نیمه‌هادی مدرن معمولاً فضای محدودی برای نصب تأسیسات دارند و خطوط تولید آن‌ها به سرعت در حال تحول هستند؛ بنابراین گسترش یا ارتقای تأسیسات متداول تصفیه آب با مقیاس بزرگ دشوار است. در نتیجه، تقاضای رو به رشدی برای سیستم‌های تصفیه فاضلاب جمع‌شدنی، ماژولار و کاملاً سفارشی‌سازی‌شده وجود دارد که به‌طور خاص برای تولید دقیق نیمه‌هادی طراحی شده‌اند.

۳. فرآیند درمان و پیکربندی تجهیزات اصلی

برای مقابله با محتوای بالای فلورید، ذرات فوق‌العاده ریز و ویژگی‌های خورنده پساب SiC و GaN، از یک فرآیند تصفیه اختصاصی استفاده می‌کنیم که شامل مراحل زیر است:

جمع‌آوری جداگانه → تنظیم دقیق pH و ناپایدارسازی کلوئیدها → انعقاد و حذف فلورید → فیلتراسیون ظریف → تصفیه پیشرفته غشایی → بازیافت آب فوق‌خالص

جریان‌های آب فاضل اسیدی، قلیایی، حاوی فلورید و فرآیندی به‌صورت جداگانه جمع‌آوری و هم‌سطح‌سازی می‌شوند تا نوسانات هیدرولیکی و کیفیت آب به حداقل برسند. کنترل دقیق pH ذرات کلوئیدی را ناپایدار می‌کند، در حالی که سیستم انعقاد و ته‌نشینی بهینه‌شده، مواد معلق و اکثر فلورید موجود را به‌طور مؤثر حذف می‌کند.

جذب توسط کربن فعال و فیلتراسیون دقیق، ترکیبات آلی ناچیز و آلاینده‌های فلزی باقی‌مانده را حذف می‌کند. سپس آب پردازش‌شده از یک سیستم فیلتراسیون فوق‌العاده (UF) و بعد از آن از یک سیستم اسمز معکوس (RO) مقاوم در برابر گرفتگی عبور می‌کند تا دزآلودگی عمیق انجام شود و آبی با خلوص بالا تولید شود که برای شست‌وشوی وفرها و سایر فرآیندهای تولید نیمه‌هادی مناسب است.

تجهیزات اصلی شامل:

• مخازن هم‌سطح‌سازی مقاوم در برابر خوردگی و سیستم‌های تنظیم pH
• واکنش‌دهنده‌های حذف فلورید با بازده بالا و شکستن کلوئیدها
• سیستم‌های نرم‌کننده آب کاملاً خودکار
• سیستم‌های فیltrاسیون غشایی مقاوم در برابر گرفتگی
• سیستم‌های هوشمند تزریق مواد شیمیایی
• ابزارهای نظارت بر کیفیت آب به‌صورت آنلاین با دقت بالا

۴. مزایای این راه‌حل

این راه‌حل به‌طور خاص برای تولید نیمه‌هادی‌های نسل سوم SiC و GaN طراحی شده است و به‌طور مؤثر با سه چالش حیاتی صنعت—حذف ذرات فوق‌العاده ریز، کنترل فلورید و مقاومت در برابر خوردگی—مقابله می‌کند.

آب پردازش‌شده به‌طور مداوم هم الزامات بازیافت در تولید و هم استانداردهای تخلیه محیطی را برآورده می‌کند. تجهیزات غیراستاندارد قابل سفارشی‌سازی هستند تا با چیدمان فشرده کارخانه‌ها و محیط‌های عملیاتی با خوردگی شدید سازگار باشند؛ این تجهیزات دارای ساختارهای تقویت‌شده مقاوم در برابر خوردگی، مسیرهای جریان مقاوم در برابر گرفتگی و طراحی‌های ماژولار و فشرده‌ای هستند که به‌طور خاص برای تسهیلات نیمه‌هادی بهینه‌سازی شده‌اند.

تمام سیستم‌های اصلی کنترل الکتریکی، تجهیزات مکانیکی و اجزای پردازش آب مطابق با استانداردهای بین‌المللی شناخته‌شده CE، UL و ISO ساخته می‌شوند تا ایمنی، قابلیت اطمینان و انطباق نظارتی برتری را برای کاربردهای پیشرفته نیمه‌هادی تضمین کنند.

این سیستم مقاومت عالی در برابر نوسانات کیفیت آب ارائه می‌دهد و به‌طور قابل‌توجهی از گرفتگی غشا، فراوانی نگهداری و زمان‌های توقف عملیاتی کاسته می‌شود. نرخ بازیابی آب می‌تواند از ۹۵٪ فراتر رود و مصرف آب شیرین و هزینه‌های کلی عملیاتی را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.

طراحی ماژولار و صرفه‌جویی‌کننده در فضا امکان گسترش انعطاف‌پذیر ظرفیت را فراهم می‌کند، در حالی که کنترل هوشمند کاملاً خودکار عملکرد پایداری را برای تولید پیوسته و با دقت بالای نیمه‌هادی‌ها تضمین می‌کند.

۵. مراجع پروژه و اسناد پشتیبان

ما با موفقیت سیستم‌های تصفیه فاضلاب را برای واحدهای تولید وفر سیلیکون کارباید (SiC) و گالیوم نیترید (GaN) تأمین کرده‌ایم، از جمله یک واحد تولید نمونه‌ای از نیمه‌هادی‌های با طیف عرضی گسترده با ظرفیت تصفیه ۹۰۰ مترمکعب در روز.

سیستم به‌صورت قابل‌اطمینان عمل کرده و به‌طور مؤثر از تجمع ذرات جلوگیری کرده، حذف فلورید را پایدار ساخته و آب بازیابی‌شده‌ای تولید کرده که به‌طور مداوم نیازمندی‌های استفاده مجدد در آب فوق‌خالص نیمه‌هادی را برآورده می‌کند. این پروژه با موفقیت هم آزمون پذیرش کارخانه و هم بازرسی‌های انطباق زیست‌محیطی را پشت سر گذاشته است.

مدارک پشتیبان شامل:

• مجوزهای انحصاری فرآیند
• گواهی‌های CE، UL و ISO
• گزارش‌های آزمون کیفیت آب توسط آزمایشگاه‌های مستقل
• مدارک پذیرش پروژه
• پروژه‌های مرجع از تولیدکنندگان پیشرو نیمه‌هادی

۶. محدوده خدمات و فرآیند همکاری

ما راه‌حل‌های جامع تصفیه فاضلاب نوع EPC «کلید در دست» را برای تولیدکنندگان نیمه‌هادی‌های نسل سوم ارائه می‌دهیم که شامل بررسی سایت، تحلیل کیفیت آب، مهندسی فرآیند سفارشی، ساخت تجهیزات غیراستاندارد، نصب، راه‌اندازی، خدمات بهره‌برداری و نگهداری، ارتقای سیستم و تأمین مداوم مواد مصرفی در طول عمر سیستم می‌شود.

فرآیند استاندارد همکاری

• بررسی سایت و نمونه‌برداری از فاضلاب با تحلیل جامع کیفیت آب
• طراحی فرآیند و تجهیزات سفارشی بر اساس شرایط تولید
• ساخت تجهیزات و اجرای محلی پس از تأیید قرارداد
• نصب، راه‌اندازی و بهره‌برداری آزمایشی یکپارچه تا دستیابی به عملکرد پایدار و مطابق با استانداردها
• حمایت از پذیرش پروژه و آموزش اپراتورها
• خدمات نگهداری پیشگیرانه بلندمدت، پشتیبانی فنی، بهینه‌سازی سیستم و ارتقاء