Uso de Resina de Troca Iônica na Produção de Água Ultrapura para a Indústria Eletrônica

1Indústria de aplicações

A resina de troca de íons é amplamente utilizada naIndústria de electrónica e fabricação de semicondutores, principalmente para a produção de água ultrapura.

No fabrico de wafers, circuitos integrados, painéis LCD, chips LED e células fotovoltaicas, a água ultrapura é utilizada para limpeza de wafers, limpeza de equipamentos, preparação química,e refrigeração de processoDado que os componentes electrónicos exigem uma precisão de processamento extremamente elevada, mesmo quantidades mínimas de iões, impurezas metálicas e contaminantes orgânicos na água podem afectar a qualidade do produto.A água de produção nesta indústria deve cumprir requisitos de pureza muito rigorosos..

2Problemas a Solucionar

A água da torneira comum ou a água crua geralmente contém íons cálcio, íons magnésio, íons sódio, íons cloreto, íons sulfato e íons metálicos como ferro e cobre.Se estas impurezas entrarem no processo de fabricação de eletrónica directamente, podem causar os seguintes problemas:

• Resíduo iónico na superfície da bolacha:As impurezas iônicas na água podem permanecer na superfície da bolacha e afetar os processos subsequentes de fotolitografia, gravação e revestimento.

• Redução do rendimento do produto:Impuridades podem causar curto-circuito, vazamento ou desempenho instável.

• Contaminação dos equipamentos e dos gasodutos:Os íons metálicos e outras impurezas podem depositar-se no interior do equipamento e afectar o funcionamento da produção.

• Reações químicas instáveis:A água impura pode afetar a pureza e a estabilidade dos produtos químicos de qualidade electrónica.

• Performance de limpeza fraca:A água comum não pode efetivamente remover os contaminantes das wafers e componentes de precisão.

• Custos de produção mais elevados:As taxas de rejeição de produtos aumentam, enquanto a limpeza, manutenção e tempo de inatividade dos equipamentos se tornam mais frequentes.

Por conseguinte, a questão central que a indústria electrónica precisa resolver é:

Como remover íons dissolvidos e vestígios de impurezas da água, a fim de produzir água de alta pureza ou ultrapura que satisfaça os requisitos dos processos de fabricação electrónica.

3. Solução

As empresas utilizam geralmente um processo combinado deOsmose inversa (RO) + resina de troca de íons + tratamento final de polimentopara produzir água ultrapura.

Após o pré-tratamento e a osmose reversa, a maioria dos sólidos em suspensão, matéria orgânica, sais e microorganismos na água são removidos.onde a resina de troca de cátions e a resina de troca de aniões removem ainda mais os íons residuais.

O princípio básico é o seguinte:

• Resina de intercâmbio catiônico:Remove cátions como Ca2+, Mg2+, Na+, Fe3+, e Cu2+ da água e libera H+.

• Resina de intercâmbio de ânions:Remove aniões como Cl−, SO42−, HCO3− e NO3− da água e libera OH−.

• Combinação de H+ e OH−:O H+ e o OH− liberados se combinam para formar moléculas de água, reduzindo ainda mais o teor de íons na água.

• Resinas de intercâmbio iónico de leitos mistos:Na fase final de polimento, a resina de troca de íons de leito misto é utilizada para remover iões residuais e melhorar a resistividade e a pureza da água produzida.

Um fluxo de processo típico é:

Raw water → Multimedia filtration → Activated carbon filtration → Cartridge filtration → Reverse osmosis system → Cation exchanger → Anion exchanger → Mixed-bed ion exchanger → Ultrapure water point of use

Em algumas linhas de produção com requisitos de qualidade da água mais elevados, a esterilização ultravioleta, a filtragem terminal e a ultrafiltração também podem ser adicionadas para controlar ainda mais a matéria orgânica,micro-organismos, e partículas.

4. Cenário específico de aplicação

Tomando como exemplo a limpeza de wafer, após a fotolitografia, gravação, implantação de íons e outros processos, resíduos químicos, partículas e contaminantes metálicos podem permanecer na superfície da wafer.Os fabricantes de semicondutores usam água ultrapura tratada com resina de troca de íons para enxaguar as bolachas várias vezes, reduzindo eficazmente as impurezas iónicas e a contaminação por metais na água.

Após a limpeza, a superfície da bolacha é menos propensa a formar novos resíduos iónicos,reduzindo assim os defeitos de circuito causados por problemas de qualidade da água e melhorando a precisão do processamento de chips e o rendimento do produto.

5Resultados dos pedidos

Após aplicar resina de troca de íons para produzir água ultrapura, os fabricantes de eletrônicos podem obter os seguintes resultados:

• Teor reduzido de iões na água, satisfazendo os requisitos de limpeza das placas e dos componentes eletrónicos de precisão.

• Contaminação por íons metálicos mais baixa, reduzindo o risco de fugas, curto-circuitos e anomalias de desempenho nos produtos.

• Melhoria do rendimento dos produtos, reduzindo a rejeição do produto causada por uma qualidade da água não qualificada.

• Protecção dos equipamentos de produção, reduzindo a deposição iônica e a contaminação no interior de tubulações e equipamentos.

• Melhor estabilidade química, evitando que as impurezas na água interfiram nos processos de produção.

• Continuidade de produção mais estável, reduzindo o tempo de inatividade e a manutenção causados por problemas de qualidade da água.

• Menores custos globais de produção, melhorando os benefícios económicos através da redução do retrabalho, da rejeição e da manutenção do equipamento.

6Resumo do processo

Na indústria electrónica e dos semicondutores, a resina de troca de íons é utilizada principalmente paraRemover íons dissolvidos e impurezas metálicas da água e produzir água de alta pureza e ultrapuraEsta tecnologia resolve problemas como a contaminação iônica na água comum, resíduos nas superfícies das placas e redução do rendimento do produto.É uma parte importante dos sistemas de tratamento de água para a fabricação de eletrônicos.