دليل ASTM D5127-13 القياسي للمياه فائقة النقاء للاستخدام في صناعات الإلكترونيات وأشباه الموصلات

يصف الدليل القياسي "ASTM D5127-13 للمياه فائقة النقاء المستخدمة في صناعات الإلكترونيات وأشباه الموصلات" الذي نشرته الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM) التوصيات الخاصة بجودة المياه المتعلقة بإنتاج صناعة الإلكترونيات وأشباه الموصلات.

يتضمن هذا المعيار سبعة تصنيفات للمياه، بما في ذلك المياه المخصصة لعرض خطوط يصل إلى 0,032 ميكرون. في جميع الأحوال، التوصيات تتعلق بالمياه في نقطة التوزيع.

يتم استخدام الماء لغسل وشطف مكونات أشباه الموصلات أثناء الإنتاج. كما يتم استخدام الماء في عمليات التنظيف والحفر، وتوليد الأبخرة اللازمة لأكسدة أسطح السيليكون، وإعداد أقنعة الضوء، وترسيب المواد المضيئة. وتشمل التطبيقات الأخرى تطوير وتصنيع أجهزة الحالة الصلبة، وأجهزة الأغشية الرقيقة، وأجهزة الليزر للاتصالات، والثنائيات الباعثة للضوء، وأجهزة الكشف الضوئية، والدوائر المطبوعة، وأجهزة الذاكرة، وأجهزة الأنابيب المفرغة، أو الأجهزة الكهروليتية.

يجب على المستخدمين الذين يحتاجون إلى جودة مياه مختلفة عن تلك الموضحة هنا الرجوع إلى معايير المياه الأخرى مثل المواصفة القياسية ASTM D1193-06 لمياه الكواشف والدليل القياسي ASTM D5196-06 لمياه الدرجة البيولوجية.

لأغراض هذا المعيار، بالإضافة إلى المصطلحات والتعريفات الواردة في معيار "المصطلحات القياسية للمياه ASTM D1129-13"، تنطبق التعريفات التالية:

• إجمالي عدد البكتيريا هو العدد الإجمالي للكائنات الحية الدقيقة القابلة للزراعة الموجودة في العينة المحددة، والتي تم تحديدها وفقًا لطرق الاختبار القياسية ASTM F1094، باستثناء الكائنات الحية اللاهوائية الإجبارية.
• يشير إجمالي الكربون العضوي (TOC) إلى الكربون الذي يتم قياسه بعد إزالة استجابة الكربون غير العضوي بواسطة إحدى طرق اختبار ASTM الموصوفة.

توصي هذه المواصفة بجودة المياه المطلوبة لصناعات الإلكترونيات والإلكترونيات الدقيقة. إن المياه عالية النقاء ضرورية لمنع تلوث المنتجات أثناء الإنتاج، حيث أن التلوث غير مقبول ويمكن أن يؤدي إلى انخفاض كفاءة الأجهزة الإلكترونية. يتم تحديد نطاق نقاء المياه وفقًا لعملية الإنتاج. يتم تحديد أنواع المياه فائقة النقاء حسب عرض خط الجهاز. وفي جميع الأحوال، تنطبق توصيات جودة المياه عند نقطة التوزيع. تعتمد حدود التلوث على مواصفات التلوث الحالية والطرق التحليلية المتاحة (التي يتم إجراؤها في مختبر نظيف مناسب أو باستخدام أجهزة متصلة بالإنترنت). يتم استخدام الأساليب عبر الإنترنت وخارجها وفقًا لممارسات الصناعة الحالية. قد يكون تركيز العينة مطلوبًا لقياس الملوثات عند المستويات المحددة في الجدول بعنوان "متطلبات المياه عند نقطة التوزيع في صناعات الإلكترونيات وأشباه الموصلات" المقدم في المعيار.

يصف هذا المعيار سبعة أنواع من المياه ذات الدرجة الإلكترونية. وفي جميع الأحوال، تنطبق توصيات جودة المياه عند نقطة التوزيع. التصنيف هو كما يلي:

• النوع E-1: يتم تصنيف هذه المياه على أنها مياه إلكترونية دقيقة للاستخدام في إنتاج الأجهزة ذات عرض خطوط يتراوح بين 0,5 و 1,0 ميكرومتر.
• النوع E-1.1: يتم تصنيف هذه المياه على أنها مياه إلكترونية دقيقة للاستخدام في إنتاج الأجهزة ذات عرض خطوط يتراوح بين 0,25 و 0,35 ميكرومتر.
• النوع E-1.2: يتم تصنيف هذه المياه على أنها مياه إلكترونية دقيقة للاستخدام في إنتاج الأجهزة ذات عرض خطوط يتراوح بين 0,09 و 0,18 ميكرومتر.
• النوع E-1.3: يتم تصنيف هذه المياه على أنها مياه إلكترونية دقيقة للاستخدام في إنتاج الأجهزة ذات عرض خطوط يتراوح بين 0,065 و 0,032 ميكرومتر. هذا النوع هو مياه نقية عملية يتم إنتاجها بكميات كبيرة ومصممة للاستخدامات الإلكترونية الدقيقة الأكثر أهمية.
• النوع E-2: يتم تصنيف هذه المياه على أنها مياه إلكترونية دقيقة تستخدم في إنتاج الأجهزة ذات الأبعاد بين 1 إلى 5 ميكرومتر.
• النوع E-3: يتم تصنيف هذه الفئة من المياه على أنها مياه ماكروإلكترونية تستخدم في إنتاج الأجهزة ذات الأبعاد الأكبر من 5 ميكرومتر. يمكن استخدام هذه الدرجة لإنتاج مكونات أكبر وبعض المكونات الأصغر التي لا تتأثر بالشوائب النادرة.
• النوع E-4: يمكن تصنيف هذه الفئة على أنها مياه تستخدم في تحضير محاليل الطلاء وتطبيقات أخرى حيث قد تكون المياه المستخدمة ذات جودة أقل.

ينبغي تجميع مكونات نظام المياه المستخدمة في إنتاج المياه المخصصة للإلكترونيات في خمسة أقسام عامة للعملية لتبسيط تنظيم مكونات النظام. وتتمثل هذه العمليات فيما يلي:

• المعالجة المسبقة: تتضمن المعالجات في هذه المجموعة إضافة أنواع مختلفة من المواد المسببة للتخثر، والمواد المتكتلّة، والموضحات، وخزانات الترسيب، وأنظمة ترشيح الجسيمات (بما في ذلك مرشحات الرمل، وعناصر الترشيح التي يمكن التخلص منها، وأغشية الترشيح الفائق، وأنظمة إزالة الجسيمات الأخرى). قد تشتمل أسرة الماصة أو المصيدة على رمل أخضر وكربون نشط ومجموعة متنوعة من المواد الاصطناعية المخصصة لشوائب عضوية وغير عضوية معينة.
• تحلية المياه: هذه العملية أساسية لإنتاج جميع درجات المياه فائقة النقاء وقد تشمل تبادل الأيونات، والتناضح العكسي، والتحليل الكهربائي، والتأين المستمر للأقطاب الكهربائية، أو عمليات متعددة من كل ما سبق. يحدد حجم النظام اختيار مجموعة عمليات تحلية المياه. ينبغي النظر في التكوينات المختلفة للعمليات المختلفة، بما في ذلك إزالة المعادن باستخدام سريرين أو سرير مختلط، والتناضح العكسي متعدد المراحل باستخدام أنواع مختلفة من الأغشية، والتأين الكهربائي، والتحليل الكهربائي.
• أنظمة إزالة الملوثات العضوية والبيولوجية: تعتبر إزالة الملوثات البيولوجية والعضوية إضافة مهمة لأي نظام يستخدم لإعداد المياه فائقة النقاء. قد تتراكم المركبات العضوية المذابة، بالإضافة إلى وجودها في الماء الأصلي، في النظام أثناء المعالجة. تتضمن الطرق المستخدمة لتقليل التلوث البيولوجي إضافة بيروكسيد الهيدروجين والأوزون. للحصول على أقصى تأثير من الإشعاع، يجب أن تؤخذ في الاعتبار متغيرات مثل تدفق المياه والعكارة ودرجة بعض الملوثات مثل الحديد وحمض الهيوميك وحمض الفلوفيك. ينخفض ​​إجمالي الكربون العضوي مع تدمير المواد العضوية.
• إزالة الجسيمات: تختلف إزالة الجسيمات في إنتاج المياه فائقة النقاء عن المعالجة المسبقة، والتي تزيل المواد المعلقة كبيرة الحجم. تؤثر جميع أنواع الجسيمات (البيولوجية أو العضوية أو غير العضوية) بشكل كبير على إنتاج المكونات الإلكترونية. تتكون العمليات المستخدمة لإزالة المواد الجسيمية بشكل عام من استخدام بنية غشاء مسامي مسطح أو أسطواني أو مطوي.
• نظام التخزين والتوزيع: يعد تخزين المياه المخصصة للإلكترونيات أثناء الإنتاج أمرًا بالغ الأهمية لأن الشوائب تضاف إلى الماء بما يتناسب مع ذوبان الشوائب، ومنطقة التلامس، ووقت التلامس بين الماء والهواء ومواد الاحتجاز أو مجموعات منها. نظرًا لأهمية تقليل ملامسة الماء لحاوية التخزين، فيجب أيضًا تقليل حجم التخزين. ينبغي استخدام النيتروجين عالي النقاء لتغطية الغلاف الجوي فوق المياه المخزنة.

تتمتع مؤسستنا، التي تحاول دعم الشركات من كل القطاعات بمجموعة واسعة من دراسات الاختبار والقياس والتحليل والتقييم التي أجرتها لسنوات، بطاقم عمل قوي يتابع عن كثب التطورات في العالم في مجال العلوم والتكنولوجيا ويحسن نفسه باستمرار. وفي هذا السياق، يتم أيضًا تقديم خدمات الاختبار للشركات وفقًا للمعيار "دليل ASTM D5127-13 القياسي للمياه فائقة النقاء المستخدمة في صناعات الإلكترونيات وأشباه الموصلات".