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宝利事®管式膜(TMFTM)应用于一个芯片封装厂的背面减薄及划片废水回用系统的案例

概述

背面减薄和划片是芯片封装中的两道工序。为了方便运输和保护成品,晶圆的工业制成品厚度是超过工艺所需的,因此在芯片封装之前需要将其减薄,这就是背面减薄工艺。而划片工序则是将较大晶圆切割成小片。 

在这两个工序之后都需要大量超纯水冲洗以便除去细微的硅粉颗粒,相应地芯片封装测试生产过程中就产生背面减薄和划片两种废水。这些废水一般只是由超纯水和硅粉颗粒组成,不过有时也可能含有少量磨削液和清洗剂。如果硅粉颗粒能从废水中除去,那么处理水将等同于甚至优于一般市政水,因为其溶解固体含量极低。

在此我们将介绍一个现有的用于背面减薄和划片废水回用的系统,在这个系统中,使用了宝利事的管式膜微滤单元,优越的性能证明了该产品是此类废水回用的最佳选择。 

废水介绍

系统水源来自两股:

  1. 客户车间排放的废水(包括背面减薄和划片废水),总量100m3/天;

  2. 已设的中空纤维超滤系统的反洗排水。该中空纤维超滤系统建于2010年,也是用于处理以上两种废水,超滤产水送往客户超纯水系统作为过滤水。运行中中空纤维超滤大约每隔30分钟反洗一次,产生每天60-70m3/天的反洗废水,这些废水也被送往TMF(宝利事管式微滤膜单元,下同)系统进行处理。

  3. 系统总计处理水量设计为200m3/天,大约12m3/hr。

  4. 混合后废水呈深棕褐色,含有很多极微小悬浮颗粒物,这些颗粒物极难自然沉降----我们曾长啊是取一份水样,放置约一个月后,仍未发现明显的固液界面。 

管式膜微滤(TMF)特点及优势

管式膜应用于背面减薄和划片废水回收处理时:

  1. 结合板框压滤机,整个系统将废水分成两部分:过滤水和脱水污泥。其他在没有浓缩水的排放,这意味着几乎100%的回收率(仅脱水污泥中含有的少量水分);

  2. 无需向废水中投加药剂,因此如果有必要,脱水泥饼也可回用到适当工艺;

  3. 没有预处理阶段,系统仅依靠简单的物理分离原理运行;

  4. 优良的产水浊度,尺寸大于膜孔径的微粒都被截留,过滤水水质等同于超滤产水水质;

  5. 特别设计的膜管具有极佳的耐摩擦性能,膜层不会被尖锐的硅粉颗粒所破坏----通常这是中空纤维超滤应用于此类废水的最大挑战:由于颗粒的不规则外形、高悬浮固体浓度和没有支撑层保护,纤维的堵塞和损坏经常发生;

  6. 维护简单,系统设计为自动运行,并随时可从待机模式切换到运行模式;

  7. 相比于中空纤维超滤膜,管式膜具有更好的抗污染性能,此外通过高浓度的化学清洗,膜通量能轻易恢复;

  8. 机架设计,空间需求更少;

  9. 便于扩建,只需要增加机架或膜组件即可使得系统产水量提高到所需水平。

管式膜单元参数

处理水量: 200 m3/天,分成2列运行。

膜组件规格:使用宝利事管事微滤膜,规格为:13芯膜组件,PVC膜壳,膜管直径为1英寸,膜孔径为0.05微米,单只组件过滤面积为1.82平方米。

膜组件数量:每列12只串联,一共2列,共计24只膜组件。

工艺流程示意图:

工艺描述:背面减薄废水、划片废水和既设超滤反洗废水被收集,并在原水槽中均质,然后被输送到浓缩槽(也可称为循环槽)。从该槽内再被输送到管式膜单元去做固液分离,大部分浓水会回流到浓缩槽内,而滤过水则被送往一个单独的过滤水箱,暂存后送回到超纯水系统做回用。硅粉颗粒物将在循环过程中不断浓缩,因此一段时间后部分浓缩槽内液体被输送到板框压滤机去脱水,脱水滤饼委外处理,而压榨水则被送回到均质槽。

整个运行过程中未添加任何药剂。

微滤简介

微滤是一种错流、压力驱动的膜分离技术,用于从水中截留分离亚微米级更大的悬浮物颗粒。它不是像传统的死端过滤方式那样,所有液体全部压过膜表面,而是采用一种错流模式,只是一部分水透过膜成为透过水,同时大部分的水作为浓水,带着浓缩的悬浮固体颗粒回流到浓缩槽内。

下图表明了两种过滤方式的不同:

微滤过程机理如下图所示:

此项目中使用的是宝利事的管式微滤膜,其过滤机理如下图所示:

膜管为1英寸内径,是在PE(聚乙烯)的支撑层基础上的PVDF(聚偏氟乙烯)的膜层,过滤孔径为0.05微米。膜组件样式如下图所示:

每个膜组件都是在PVC的外壳内装13根72英寸(1828.8mm)长的膜管,膜组件和膜管的规格如下所示:

进料水从膜管中间流过,产水则透过膜管壁,在膜壳与膜管之间的空间内聚集。此系统中一共采用了24只膜组件。

运转情况

系统建成于2011年11月份,调试工作随后进行,目前稳定运行中,性能都已达到或超过设计规格。

初始过滤水高于16m3/hr,后稳定在12m3/hr左右,过滤水浊度稳定低于1.0NTU,过滤水电导率低于20μs/cm。(管式膜系统并不能改变产水电导率,此处低电导率是因为进水本身就是低TDS进水)

总结

在其他工艺频频出现问题的时候,宝利事的管式膜由于其优异的性能(良好的产水水质,稳定的运行状况,高回收率,无药剂注入),广泛应用于划片和背面减薄废水的回用系统。本案例的12m3/hr的TMF系统再次检验证明了这种膜在此领域不可替代的优越性。

点击此处获取完整的宝利事过滤苏州案例 

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