半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

      ZZYVP-16B-超純水儲(chǔ)灌氮封閥是不需要任何外加能源的，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量既能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的執(zhí)行器產(chǎn)品。是將一定量的氮?dú)獬淙朊芊獾乃鋬?nèi)，水箱內(nèi)氮?dú)鈮毫Σ淮笥?Kpa，氮?dú)馐嵌栊詺怏w能防止CO2等其它物質(zhì)溶入水中影響水質(zhì)，保證水箱內(nèi)的水不受二次污染而導(dǎo)致水質(zhì)下降。
無(wú)需外加能源，利用被控介質(zhì)自身能量作為動(dòng)力源，引入調(diào)壓閥的指揮器以控制閥芯位置來(lái)改變截流面積，從而達(dá)到改變調(diào)壓閥介質(zhì)流量，使閥后壓力穩(wěn)定。
超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)中具有極其重要的作用，因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片的制造過(guò)程需要使用非常純凈的水。超純水設(shè)備可以去除水中的離子、微生物、有機(jī)物、顆粒等雜質(zhì)，從而獲得純度的水，滿足半導(dǎo)體芯片制造的要求。



具體來(lái)說(shuō)，超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)的用途和重要性如下：
清洗半導(dǎo)體芯片：半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中需要使用大量的水來(lái)清洗芯片表面，如果水中含有雜質(zhì)，就會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生影響。超純水設(shè)備可以獲得高純度的水，有效地清洗芯片表面，保證芯片質(zhì)量。
制造半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體材料制造過(guò)程中需要使用大量的水，如果水中含有有機(jī)物、微生物等雜質(zhì)，就會(huì)影響材料的質(zhì)量。超純水設(shè)備可以去除水中的雜質(zhì)，保證制造出的半導(dǎo)體材料質(zhì)量。
制造半導(dǎo)體器件：半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中需要使用非常純凈的水，因?yàn)樗械碾s質(zhì)會(huì)影響器件的性能。超純水設(shè)備可以獲得高純度的水，保證器件的性能和質(zhì)量。
超純水設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)中的用途和重要性非常顯著，是半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中的設(shè)備之一。超純水設(shè)備可以去除水中的雜質(zhì)，保證半導(dǎo)體芯片、材料和器件的質(zhì)量和性能。
產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有PN1.6、4.0（MPa）；口徑范圍DN20～100；流量特性為快開(kāi)。
壓力設(shè)定在指揮器上通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時(shí)，可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小。
減壓比≤4000：1，控制精度高；
動(dòng)作靈敏，密封性好；  


是一種無(wú)需外加能源，以被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源，自動(dòng)控制閥門(mén)介質(zhì)流量，使閥后壓力保持恒定的壓力穩(wěn)定裝置。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于連續(xù)送氣的天然氣采輸，城市煤氣輸送管道以及冶金、石油、化工等工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)。廣泛應(yīng)用各種工業(yè)設(shè)備中用于氣體減壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制，特別適用于儲(chǔ)罐的氮封系統(tǒng)。截止閥作為附件，閥門(mén)在工作前關(guān)閉此截止閥，以防止超設(shè)定壓力和雜質(zhì)進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的膜片和密封件，及超設(shè)定壓力而產(chǎn)生閥門(mén)整體打壞現(xiàn)象。超純水（Ultrapure water）又稱UP水，是指電阻率達(dá)到18 MΩ*cm（25℃）的水



生成條件
超純水是將電阻率為2M\Omega·cm(25°C)的純凈水在一定壓力下，進(jìn)入l\mum蜂房過(guò)濾器和超濾器等，先去除1\mum的顆粒，然后進(jìn)入兩只串聯(lián)起來(lái)的陰、陽(yáng)樹(shù)脂混合床，深度去除水中的雜質(zhì)離子。最后，經(jīng)過(guò)微孔膜過(guò)濾器精濾，將水的電阻率提高到12M\Omega·cm(25℃)以上，成為成品水供用戶使用。
質(zhì)量指標(biāo)
超純水的電阻率≥12M\Omega·cm(25°C)，其水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
灌裝和運(yùn)輸
超純水幾乎不含無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)質(zhì)，也就是說(shuō)幾乎不含陰離子和陽(yáng)離子。超純水極易污染，難以貯存，不宜長(zhǎng)距離輸送。目前用戶根據(jù)生產(chǎn)和科研需要，自購(gòu)超純水終端裝置設(shè)備，將純凈水輸入裝置，現(xiàn)用現(xiàn)制，滿足需要。
水溫對(duì)pH值的影響
所有的實(shí)驗(yàn)室pH表都標(biāo)明了有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能，但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室pH表的測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)，該表只是補(bǔ)償了溫度對(duì)表計(jì)測(cè)量中的影響，并未補(bǔ)償溫度對(duì)水樣本身的影響，這將引起水樣pH測(cè)值較大的偏差。例如用pH表測(cè)定某一給水水樣，在25.2℃時(shí)測(cè)值為8.96，在33.2℃時(shí)測(cè)值為9.12，8℃的溫差竟使pH值相差達(dá)0.16。。
空氣中CO2的影響
超純水很容易受到污染，在燒杯中敞開(kāi)測(cè)量，很容易受到CO吸收的影響，在給水、凝結(jié)水等超純水水樣pH測(cè)量時(shí)，總是出現(xiàn)這樣一個(gè)或輕或重的現(xiàn)象：測(cè)量開(kāi)始時(shí)，pH示值漸漸升高，然后又開(kāi)始下降，未出現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定值或穩(wěn)定時(shí)間極短。pH示值升高是測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡穩(wěn)定的過(guò)程，而pH示值下降主要是受空氣中CO的影響，這影響可能發(fā)生在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡穩(wěn)定前，也可能發(fā)生在后。



溶液中總的離子濃度的影響
pH值反映的是H＋的活度(H＋)，而不是H的濃度[H＋]，其關(guān)系為(H＋)=f×[H＋]。f為H 的活度系數(shù)。pH表計(jì)和電極的質(zhì)量的影響目前實(shí)驗(yàn)室主要用臺(tái)式pH計(jì)測(cè)量，有些pH計(jì)的性能和質(zhì)量并不理想。


序號(hào)	品  名	型 號(hào) 及 規(guī) 格	單位	數(shù)量	單　價(jià) （元）	金 額 （元）	閥體材質(zhì)及其它
1	氮封閥	氮封閥ZZYVP-II DN32 PN16 進(jìn)口壓力 0.1-0.3 MPA, 出口壓力0.5 KPA 法蘭連接	臺(tái)	3			SUS304不銹鋼 詳細(xì)要求見(jiàn)附件
2	泄氮閥	泄氮閥ZXD-16   DN32    PN16 起跳壓力1.5 KPA 法蘭連接	臺(tái)	3			SUS304不銹鋼 詳細(xì)要求見(jiàn)附件

制備工序流程
超純水制備的幾種流程
(1)離子交換樹(shù)脂制備超純水的傳統(tǒng)水處理方式
原水一沙、碳過(guò)濾器一精密過(guò)濾器+原水箱一床一陰床一混床一純水箱一純水泵一后置精密過(guò)濾器一用水點(diǎn)。
(2)反滲透水處理設(shè)備與離子交換設(shè)備進(jìn)行組合的方式
原水一沙、碳過(guò)濾器一精密過(guò)濾器一反滲透設(shè)備一原水箱+純水泵一混床一后置精密過(guò)濾器一純水箱一用水點(diǎn)。
(3)反滲透十混合床方式
原水一原水加壓泵—砂、碳過(guò)濾器—保安過(guò)濾器反滲透一中間水箱一中間水泵一混合床一微孔過(guò)濾器一用水點(diǎn)。


以上幾種工藝流程中，混床離子交換設(shè)施的凈水過(guò)程是間斷式的，在剛剛被再生后，其產(chǎn)品水水質(zhì)較高，而在下次再生之前，其產(chǎn)品水水質(zhì)較差，存在水質(zhì)不穩(wěn)定、不便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等缺陷。
反滲透水處理+電去離子(EDI)設(shè)備的超純水處理工藝設(shè)備包括：清水箱、原水輸送泵、板式換熱器、多介質(zhì)過(guò)濾器、盤(pán)式過(guò)濾器、10微米精密過(guò)濾器、全自動(dòng)超濾、精密過(guò)濾器、保安過(guò)濾器、一級(jí)高壓泵、一級(jí)反滲透裝置、PH調(diào)節(jié)、中間水箱、二級(jí)高壓泵、二級(jí)反滲透裝置、中間水箱、增壓泵、紫外線殺菌、保安過(guò)濾器紫外線、EDI、氮封水箱、增壓泵、紫外殺菌、拋光混床、保安過(guò)濾器、紫外殺菌、氮封水箱，核心設(shè)備如下：
(1)反滲透
反滲透是預(yù)脫鹽系統(tǒng)的核心部分之一，經(jīng)反滲透處理的水，能去除絕大部分無(wú)機(jī)鹽類和幾乎全部的有機(jī)物、微生物。系統(tǒng)RO裝置設(shè)計(jì)為：水溫在25℃時(shí)的單套設(shè)備產(chǎn)水量達(dá)到50m/H，在溫度過(guò)低時(shí)，可通過(guò)換熱設(shè)備來(lái)加熱進(jìn)水水溫，保證RO膜的產(chǎn)水量。
(2)EDI模塊
EDI利用傳統(tǒng)的離子交換樹(shù)脂將水中的污染離子去除，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于：EDI技術(shù)采用直流電迫使污染離子持續(xù)的從進(jìn)水中遷移出來(lái)，并穿過(guò)離子床和離子交換膜進(jìn)入濃水室。同時(shí)直流電能夠?qū)⑺肿与婋x成氫離子和氫氧根離子，持續(xù)的對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。因此EDI可以連續(xù)、可預(yù)知的生產(chǎn)高純水。
(3)氮封水箱
EDI系統(tǒng)出水壓力較低，再加之拋光混床出水需要回流到中間水箱，因此設(shè)置一臺(tái)FRP水箱。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若水箱不用惰性氣體封裝，水體的電阻率很快下降，會(huì)影響水質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量。氮?dú)鉃槎栊詺怏w，基本不參與水體里面的離子反應(yīng)，因此用來(lái)隔離空氣對(duì)水質(zhì)的影響。選用中間水箱容積50m，為FRP材質(zhì)，內(nèi)襯聚酯等惰性材料。包含氮封閥、減壓閥及水封。



半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例

閥體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9、ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
閥芯、閥座：0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni9+堆焊司鈦萊合金、0Cr18Ni12Mo2Ti+堆焊司鈦萊合金、0Cr18Ni9+增強(qiáng)聚四氟乙烯
閥桿：0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti
膜蓋：Q235A、1Cr18Ni9Ti
膜片：橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物、氟橡膠、

半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、壓力設(shè)定在指揮器上實(shí)現(xiàn)，因而方便、快捷、省力省時(shí)可運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)設(shè)定。
2、控制精確度比ZZY型自力式高1倍左右，故適合在控制精度高的場(chǎng)合使用。
3、對(duì)同一臺(tái)閥而言，調(diào)節(jié)范圍比ZZY型自力式廣。
4、反應(yīng)特別靈敏，極小的壓力（如50mm水柱的壓力）或極小的壓力變化都可以感測(cè)出來(lái)。
5、減壓比特別大，例如閥前0.8MPa，閥后50mmH2O，壓差比達(dá)1600。



閥體組件：
結(jié)構(gòu)大類：自力式
結(jié)構(gòu)類型：帶指揮器操作型
閥芯型式：?jiǎn)巫?br/>流量特性：快開(kāi)
公稱壓力：1.6、2.5、4.0、.5.0、6.4MPa
閥門(mén)口徑：DN15~200
適用溫度：-20~80℃
泄漏標(biāo)準(zhǔn)：V、VI級(jí)
連接方式：法蘭、螺紋、焊接
三、半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例主要參數(shù)、性能指標(biāo)與材料




ZZDQ玻璃鋼水箱氮封閥主要參數(shù)
1、主要參數(shù)及主要性能指標(biāo)見(jiàn)表一                                        表一

公稱通徑DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
閥座直徑（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
額定流量系數(shù)Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
壓力調(diào)節(jié)范圍KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公稱壓力PN（MPa）	1.6
被調(diào)介質(zhì)溫度（℃）	-5～+100
流量特性	快開(kāi)
調(diào)節(jié)精度（%）	≤±5
執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效面積（cm2）	100						200		280			400
信號(hào)接口	內(nèi)螺紋M10×1											M16X1

 
2、半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例壓力調(diào)節(jié)范圍見(jiàn)表二                                                 表二

壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa）	指揮器膜室 有效面積（cm2）	執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜室 有效面積（cm2）	使用閥門(mén)口徑（mm）
0.1～0.5	1200	100	20～32
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	200	40～50
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	400	65～100
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	600	125～150
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400

 
3、超純水氮封水箱ZZYVP-16B自力式氮封閥主要零件材料見(jiàn)表三                        

零 件 名 稱	材         料
氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，指揮器	組合件
閥體，閥蓋	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推桿，閥桿	2Cr13，1Cr18Ni9
閥座	1Cr18Ni9Ti
閥芯（軟密封）/填料	聚四氟乙烯
波紋膜片	橡膠夾增強(qiáng)滌綸織物
彈簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

 半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例典型的安裝方式說(shuō)明：



 半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例氮封系統(tǒng)中的安裝示意圖及工作原理：

工作原理：
    當(dāng)儲(chǔ)罐出液閥開(kāi)啟，放料時(shí)，液面下降，氣相部分容積增大，罐內(nèi)氮?dú)鈮毫档?，ZZYVP-16B、ZZDG-16B自力式供氮閥開(kāi)啟，向儲(chǔ)罐注入氮?dú)猓迌?nèi)氮?dú)鈮毫ι仙?，?dāng)罐內(nèi)壓力上升至供氮閥壓力設(shè)定值時(shí)，供氮閥自動(dòng)關(guān)閉。
    當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)液閥開(kāi)啟，進(jìn)料時(shí)，液面上降，氣相部份容積減小，罐內(nèi)壓力升高，當(dāng)高于泄氮閥壓力設(shè)定值時(shí)，泄氮閥打開(kāi)，向外界釋放氮?dú)?，罐?nèi)氮?dú)鈮毫ο陆担抵列沟y壓力設(shè)定值時(shí)，泄氮閥自動(dòng)關(guān)閉。



半導(dǎo)體行業(yè)超純水氮封閥系統(tǒng)應(yīng)用案例選用說(shuō)明：
    一般供氮壓力在300~800KPa左右，氮封設(shè)定壓力1KPa，泄氮壓力2KPa，呼吸閥呼氣壓力3KPa，吸氣壓力-300Pa。
    罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過(guò)高或過(guò)低時(shí)，起到安全作用，在正常情況下不工作。
    泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進(jìn)液閥口徑相近，但工況參數(shù)不一樣，需進(jìn)選型計(jì)算再定。
    一般供氮閥選用ZZYVP-16B型指揮器自力式壓力調(diào)節(jié)閥，泄氮閥選用ZZVP-16K自力式微壓調(diào)節(jié)閥、呼吸閥采用阻火式。