SiC ir GaN puslaidininkių nuotėkų valymo sprendimas

1. Nuotekų šaltiniai, tipiški teršalai ir vandens charakteristikos

Nuotekos, susidarančios gaminant silicio karbido (SiC) ir galio nitrido (GaN) puslaidininkius, daugiausia kyla iš epitaksinio augimo, šalinimo (štampavimo), jonų implantavimo, plonųjų plėvelių dėjimo, plokštelės šlifavimo ir valymo bei švariosios patalpos plovimo procesų. Palyginti su įprastomis silicio puslaidininkų nuotekomis, trečiosios kartos puslaidininkų nuotekos turi žymiai sudėtingesnę sudėtį ir yra reikšmingai sunkiau valyti.

Tipiški teršalai apima fluoridus, aukštas rūgščių ir šarmų koncentracijas, ultra smulkius silicio karbido dalelių kiekius, galio junginius, nitridus, pėdsakuose esančius sunkiųjų metalų jonų kiekius bei nedidelius organinių teršalų kiekius, pvz., fotoatspindžio medžiagų likučių ir nuvalymo chemikalų, dėl ko keičiasi BPK reikšmės.

Nuotekos pasižymi kintamomis stipriai rūgštinėmis ir šarminėmis srovėmis, aukšta fluoro koncentracija, ultra smulkiais pakibusiais kietaisiais dalelių, taip pat labai korozinėmis savybėmis. Stabilios koloidinės dalelės nusėda labai lėtai, todėl padidėja vamzdynų užteršimo ir membranų užsikimšimo rizika. Be to, plataus juostos pločio puslaidininkių gamybai reikia ultraaukštos grynumo perdirbtų nuotekų, kurių kokybės reikalavimai yra žymiai griežtesni nei įprastų pramonės nuotekų valymo reikalavimai.

2. Dažniausiai klientų kylančios problemos

SiC ir GaN puslaidininkių gamintojai dažnai susiduria su keletu nuotekų valymo problemų.

Ultraminkščios SiC ir GaN dalelės sunkiai pašalinamos įprastu nuosėdų nusodinimu, todėl kaupiamasi dumblas, įranga užsikemša, dažnai užsiteršia membranos ir kyla brangūs gamybos pristabdymai. Aštriojo rūgšties procesuose susidarančioje aukšto fluoro turinčioje nuotekose sunku pasiekti nuolatinį valymą, todėl vis griežtesniems aplinkos išleidimo standartams atitikti yra sudėtinga.

Gamybos procesas taip pat sukuria kaitomis rūgštinį ir šarminį nuotekų srautus, kurie labai koroziniai, todėl reikia specialios korozijai atsparios įrangos, o ne įprastų pramoninių sistemų. Tuo pat metu puslaidininkių gamintojai reikalauja itin aukštų ultravalymo vandens atgavimo rodiklių, tačiau įprastos valymo technologijos dažnai nepatenkina reikiamos vandens kokybės, todėl perdaug sunaudojama gryno vandens ir padidėja eksploatacijos išlaidos.

Be toliau, šiuolaikinėse puslaidininkių gamyklose dažnai trūksta įrengimo vietos, o gamybos linijos sparčiai vystomos, todėl įprastas didelio masto valymo įrangos plėtoti ar atnaujinti yra sudėtinga. Dėl to vis labiau auga paklausa kompaktiškoms, modulinėms ir visiškai pritaikytoms nuotekų valymo sistemoms, kurios specialiai sukurtos aukštos tikslumo puslaidininkių gamybai.

3. Valymo procesas ir pagrindinių įrengimų konfigūracija

Norint išspręsti SiC ir GaN nuotekų problemą – didelį fluorido kiekį, ultra smulkius dalelių dydžius ir korozinį poveikį – mes taikome specialų valymo procesą, kuris apima:

Atskirą surinkimą → tikslų pH reguliavimą ir koloidų destabilizavimą → koaguliaciją ir fluorido pašalinimą → smulkų filtravimą → pažangų membraninį valymą → ultravalymo vandens pakartotinį naudojimą

Rūgštinės, šarminės, fluoridus turinčios ir technologinės nuotekos surenkamos ir išlyginamos atskirai, kad būtų sumažinti hidrauliniai ir vandens kokybės svyravimai. Tikslus pH valdymas destabilizuoja koloidinius dalelių sluoksnius, o optimizuota koaguliacijos ir nuosėdinimo sistema efektyviai pašalina pakibusias kietąsias daleles ir didžiąją dalį fluoridų.

Aktyvuotojo anglies adsorbcija ir tikslus filtravimas pašalina pėdsakuose esančius organinius junginius ir likusius metalo teršalus. Apdorotas vanduo toliau praeina per ultrafiltracijos (UF) sistemą, o po to – per antiprišilimo atvirkštinės osmoso (RO) sistemą giliai druskos pašalinimui, kad būtų gautas aukštos kokybės vanduo, tinkamas plokštelių valymui ir kitiems puslaidininkių gamybos procesams.

Pagrindiniai įrenginiai yra:

• Korozijai atsparius išlyginimo bakus ir pH reguliavimo sistemas
• Aukštos efektyvumo fluoridų pašalinimo ir koloidų skaidymo reaktorius
• Visiškai automatinės vandens minkštinimo sistemos
• Prieš užsikimšimą skirtos membraninės filtravimo sistemos
• Intelektualūs chemikalių dozavimo sistemos
• Didelės tikslumo tiesioginės vandens kokybės stebėjimo priemonės

4. Sprendimo privalumai

Šis sprendimas yra specialiai sukurtas trečiosios kartos SiC ir GaN puslaidininkių gamybai ir veiksmingai išsprendžia tris svarbiausius pramonės iššūkius: ultra smulkių dalelių pašalinimą, fluorido kontrolę ir korozijos atsparumą.

Apdorotas vanduo nuolat atitinka tiek gamybos pakartotinio naudojimo reikalavimus, tiek aplinkos išmetimo standartus. Galima suprojektuoti nestandartinę įrangą, pritaikytą ribotoms gamybos vietoms ir labai agresyvioms eksploatacijos aplinkoms, kurioje naudojamos sustiprintos korozijos atsparios konstrukcijos, neuzkimstantys srauto kanalai ir moduliniai kompaktiški dizainai, pritaikyti puslaidininkių gamybos įmonėms.

Visos pagrindinės elektrinės valdymo sistemos, mechaninė įranga ir vandens valymo komponentai gaminami laikantis tarptautinės reikšmės CE, UL ir ISO standartų, užtikrinant aukštą saugos, patikimumo ir reglamentinio atitikties lygį aukštos kokybės puslaidininkių taikymams.

Ši sistema puikiai atspari vandens kokybės svyravimams, žymiai sumažindama membranų užterštumą, techninės priežiūros dažnumą ir eksploatacijos prastovas. Vandens pakartotinio naudojimo rodiklis gali viršyti 95 %, žymiai sumažindamas šviežio vandens suvartojimą ir bendras eksploatacijos sąnaudas.

Jos modulinė, erdvę taupanti konstrukcija leidžia lankščiai didinti naudingąją galios talpą, o visiškai automatinė išmanioji valdymo sistema užtikrina stabilų veikimą nuolatiniam, didelės tikslumo puslaidininkių gamybos procesui.

5. Projektų nuorodos ir palaikomieji dokumentai

Mes sėkmingai įdiegėme nuotekų valymo sistemas SiC ir GaN puslaidininkių plokštelių gamybos įmonėse, įskaitant etaloninę platumos juostos puslaidininkių gamybos gamyklą, kurios valymo pajėgumas siekia 900 m³/parą.

Sistema veikė patikimai, efektyviai pašalindama dalelių kaupimąsi, stabilizuodama fluorido pašalinimą ir nuolat gamindama perdirbtą vandenį, atitinkantį puslaidininkių ultragryno vandens pakartotinio naudojimo reikalavimus. Projektas sėkmingai išlaikė tiek gamyklinius priėmimo bandymus, tiek aplinkos atitikties inspekcijas.

Pridėta dokumentacija apima:

• Savo technologijų patentus
• CE, UL ir ISO sertifikatus
• Trečiųjų šalių vandens kokybės tyrimų ataskaitos
• Projekto priėmimo dokumentacija
• Vadovaujančių puslaidininkių gamintojų atlikto projektų pavyzdžius

6. Paslaugų apimtis ir bendradarbiavimo procesas

Mes teikiame visapusiškas EPC „raktas rankose“ nuotekų valymo sprendimų paslaugas trečiosios kartos puslaidininkių gamintojams, apima vietos tyrimus, vandens kokybės analizę, individualizuotą procesinę inžineriją, nestandartinės įrangos gamybą, montavimą, paleidimą, eksploatacijos ir techninės priežiūros paslaugas, sistemos modernizavimą bei viso gyvavimo ciklo trukmės sunaudojamų medžiagų tiekimą.

Standartinis bendradarbiavimo procesas

• Vietos tyrimas ir nuotekų ėminiai su išsamaus vandens kokybės analizės atlikimu
• Pritaikytų procesų ir įrangos projektavimas remiantis gamybos sąlygomis
• Įrangos gamyba ir statybos vietoje po sutarties patvirtinimo
• Montavimas, paleidimas ir integruota bandymų eksploatacija iki pasiekiamos stabilios atitikties reikalavimams
• Projekto priėmimo parama ir operatorių mokymas
• Ilgalaikė profilaktinė priežiūra, techninė parama, sistemos optimizavimas ir atnaujinimų paslaugos