1. Fontes de Efluentes, Poluentes Típicos e Características da Água
As águas residuais geradas pela fabricação de semicondutores de carbeto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN) originam-se principalmente dos processos de crescimento epitaxial, gravação, implantação iônica, deposição de filmes finos, moagem e limpeza de wafers, bem como do enxágue de salas limpas. Em comparação com as águas residuais provenientes da fabricação convencional de semicondutores de silício, as águas residuais de semicondutores de terceira geração apresentam uma composição muito mais complexa e são significativamente mais difíceis de tratar.
Contaminantes típicos incluem fluoreto, altas concentrações de ácidos e bases, partículas ultrafinas de carbeto de silício, compostos de gálio, nitretos, íons de metais pesados em traços e pequenas quantidades de contaminantes orgânicos, como resíduos de fotorresistência e produtos químicos removedores, resultando em níveis variáveis de DQO.
As águas residuais são caracterizadas por correntes alternadamente fortemente ácidas e alcalinas, altas concentrações de flúor, sólidos suspensos ultrafinos e propriedades altamente corrosivas. Partículas coloidais estáveis sedimentam muito lentamente, aumentando o risco de obstrução de tubulações e entupimento de membranas. Além disso, a fabricação de semicondutores de banda larga exige água reutilizada de pureza ultraelevada, cujos padrões de qualidade são consideravelmente mais rigorosos do que os aplicáveis ao tratamento convencional de águas residuais industriais.
2. Principais Desafios Enfrentados pelos Clientes
Fabricantes de semicondutores de SiC e GaN enfrentam comumente diversos desafios no tratamento de águas residuais.
Partículas ultrafinas de SiC e GaN são difíceis de remover por sedimentação convencional, resultando em acúmulo de lodo, obstrução de equipamentos, entupimento frequente de membranas e paradas produtivas dispendiosas. As águas residuais com alto teor de flúor geradas durante os processos de gravação são difíceis de tratar de forma consistente, tornando desafiador o cumprimento de normas ambientais cada vez mais rigorosas para descarga.
O processo produtivo também gera correntes alternadas de águas residuais ácidas e alcalinas, altamente corrosivas, exigindo equipamentos especializados resistentes à corrosão, em vez de sistemas industriais padrão. Ao mesmo tempo, os fabricantes de semicondutores exigem taxas extremamente elevadas de recuperação de água ultrapura, enquanto as tecnologias convencionais de tratamento frequentemente não atendem à qualidade exigida da água, levando ao consumo excessivo de água potável e a custos operacionais mais altos.
Além disso, as modernas fábricas de semicondutores normalmente dispõem de espaço limitado para instalação e linhas de produção em rápida evolução, tornando difícil a expansão ou atualização de instalações convencionais de tratamento em larga escala. Como resultado, há uma demanda crescente por sistemas compactos, modulares e totalmente personalizados de tratamento de águas residuais, projetados especificamente para a fabricação de semicondutores de alta precisão.
3. Processo de Tratamento e Configuração dos Equipamentos Principais
Para lidar com o elevado teor de flúor, as partículas ultrafinas e as características corrosivas das águas residuais de SiC e GaN, empregamos um processo de tratamento dedicado composto por:
Coleta Separada → Ajuste Preciso do pH e Desestabilização de Coloides → Coagulação e Remoção de Flúor → Filtração Fina → Purificação Avançada por Membranas → Reutilização de Água Ultrapura
Correntes de águas residuais ácidas, alcalinas, contendo fluoreto e de processos são coletadas e equalizadas separadamente para minimizar flutuações hidráulicas e na qualidade da água. O controle preciso do pH desestabiliza partículas coloidais, enquanto um sistema otimizado de coagulação e sedimentação remove eficientemente os sólidos em suspensão e a maior parte do fluoreto.
A adsorção por carvão ativado e a filtração de precisão eliminam compostos orgânicos em traços e contaminantes metálicos residuais. A água tratada passa então por um sistema de ultrafiltração (UF), seguido por um sistema de osmose reversa (RO) resistente à incrustação, para dessalinização profunda, produzindo água de alta pureza adequada para a limpeza de wafers e outros processos de fabricação de semicondutores.
Equipamentos principais incluem:
- Tanques de equalização resistentes à corrosão e sistemas de ajuste de pH
- Reatores de remoção eficiente de fluoreto e ruptura de coloides
- Sistemas totalmente automáticos de amaciamento de água
- Sistemas de filtração por membranas anti-incrustantes
- Sistemas inteligentes de dosagem química
- Instrumentos de monitoramento online de alta precisão da qualidade da água
4. Vantagens da solução
Esta solução foi projetada especificamente para a fabricação de semicondutores de SiC e GaN de terceira geração, abordando eficazmente três desafios críticos do setor: remoção de partículas ultrafinas, controle de fluoretos e resistência à corrosão.
A água tratada atende consistentemente tanto aos requisitos de reutilização na produção quanto aos padrões ambientais de descarga. Equipamentos personalizados não padronizados podem ser projetados para acomodar layouts compactos de instalações e ambientes operacionais altamente corrosivos, com estruturas reforçadas anticorrosivas, canais de fluxo antientupimento e designs modulares e compactos adaptados às instalações de semicondutores.
Todos os sistemas principais de controle elétrico, equipamentos mecânicos e componentes de tratamento de água são fabricados em conformidade com as normas internacionais reconhecidas CE, UL e ISO, garantindo segurança superior, confiabilidade e conformidade regulatória para aplicações avançadas de semicondutores.
O sistema oferece excelente resistência às flutuações na qualidade da água, reduzindo significativamente a obstrução das membranas, a frequência de manutenção e o tempo de inatividade operacional. As taxas de reutilização da água podem ultrapassar 95 %, reduzindo substancialmente o consumo de água potável e os custos operacionais globais.
Seu design modular e economizador de espaço permite expansão flexível de capacidade, enquanto o controle inteligente totalmente automatizado garante operação estável para a fabricação contínua e de alta precisão de semicondutores.
5. Referências de Projeto e Documentação Complementar
Entregamos com sucesso sistemas de tratamento de águas residuais para instalações de fabricação de wafers semicondutores de SiC e GaN, incluindo uma planta de referência de produção de semicondutores de larga banda com capacidade de tratamento de 900 m³/dia.
O sistema operou de forma confiável, eliminando eficazmente o acúmulo de partículas, estabilizando a remoção de fluoretos e produzindo consistentemente água reutilizável que atende aos requisitos de água ultrapura para a indústria de semicondutores.
A documentação de apoio inclui:
- Patentes de processo proprietárias
- Certificações CE, UL e ISO
- Relatórios de testes de qualidade da água realizados por terceiros
- Documentação de aceitação do projeto
- Projetos de referência de principais fabricantes de semicondutores
6. Escopo de Serviço e Processo de Cooperação
Oferecemos soluções completas de tratamento de águas residuais EPC 'chave na mão' para fabricantes de semicondutores de terceira geração, abrangendo investigação do local, análise da qualidade da água, engenharia de processos personalizada, fabricação de equipamentos não padronizados, instalação, comissionamento, serviços de operação e manutenção, atualizações do sistema e fornecimento contínuo de consumíveis.
Processo Padrão de Cooperação
- Levantamento no local e coleta de amostras de águas residuais com análise abrangente da qualidade da água
- Projeto personalizado de processo e equipamentos com base nas condições de produção
- Fabricação dos equipamentos e construção no local após a confirmação do contrato
- Instalação, comissionamento e operação experimental integrada até a obtenção de conformidade estável
- Apoio à aceitação do projeto e treinamento de operadores
- Manutenção preventiva de longo prazo, suporte técnico, otimização do sistema e serviços de atualização
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