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过滤器常用名词二

日期:2018年9月12日 21:04

1、 半导体工业空气过滤器

粘在集成电路上的粉尘可能造成断路、短路,粉尘直接影响产品的成品率。当今,半导体工业(芯片厂)对生产环境的空气洁净程度最挑剔,对空气过滤器的要求也是苛刻。

衡量芯片集成度的指标之一是“线宽”,即电路上导线的宽度。在以微米计算线宽的年代,人们说制造环境对粉尘料径的限制是小于线宽的1/10,随着线宽不断变小,1/10之说又变成了1/4、1/2。2002年,普通微机中P4处理器的线宽缩小到了0.13µm,此时任何粉尘都可能损害电路,粒径与线宽的传统比较已经过时了。

芯片厂传统的通风表形式是“大特环”,车间的整个顶棚上布满高效过滤器,整个地面为回风栅板。现在芯片厂有些车间使用自带风机的过滤装置,即FFU。大御环和FFU两种形式都能达到足够的洁净度,只是在运行管理和能耗上有所差异。

不论是普通高效过滤器还是FFU,出厂前都要经过逐台扫描测试。国内目前没有扫描测试方法标准,能挤进芯片厂的过滤器厂家是按欧美标准对过滤器进行扫描测试的。芯片厂的人认为,过滤器传统检验方法用的试验粉尘本身就是污染源,所以芯片厂不买钠焰法和DOP法的帐。

空气中的海盐粒子是所有电子工业的大敌,但空气中海盐粉尘的颗粒比较大,普通过滤器就能将其过滤掉。有人说搞电子工业的理想地点应该远离海岸,可沿海地区经济发达,芯片厂一窝蜂似的就建在了沿海地区,在过滤器上多花点钱就是了。

20世纪90年代初,国外曾对高效过滤器玻纤滤纸的含硼问题争吵了一阵,随后,过滤器的微量挥发元素成了芯片厂关注的事情。近几年,国外出现了聚四氟乙烯纤维高效过滤材料,这种材料没有挥发物,但它是带静电的“驻极体”,少了个隐患,多了个麻烦,过滤后的空气要进行电中和以消除空气中的离子。目前这种材料的价格偏高,大部分过滤器仍使用玻璃纤维滤纸。过滤器上可能的微量挥发元素主要来源于粘结剂和清洗剂,为芯片厂供货的过滤器厂商要在这上面下些功夫。

当今的过滤技术可以将洁净室的粉尘浓度降到近乎为零,你想要多干净都能达到。当芯片上的线宽小到0.5µm时,人们发现空气中的化学污染物成了影响成品率的主要危害,于是,在线宽小于0.5µm的芯片厂空调系统中普遍配置了化学过滤器。化学过滤器的原理和制造工艺并不复杂,它就是活性炭过滤器,但传统的活性炭过滤器制造厂和军工厂没有搭上芯片厂这班车,芯片厂的化学过滤器大都是空调过滤器的制造厂家提供的。

化学污染物的来源可能是:室外空气、工艺本身、人、装修材料。多数情况下,设计师和现场人员也说不清污染物的种类和浓度,因此,为他们提供的化学过滤器至少应具有两个特点:广谱吸附性能、足够多的活性炭材料。所谓广谱吸附就是对什么都能多少吸附些,能有这种功能的材料就是最普通、最便宜的颗粒活性炭。如果能确定污染物种类,就可以对活性炭材料进行有针对性的化学处理,以增强对特定污染物的吸附能力。过滤器供应商有时还要提供相应的现场检测服务,以帮助用户确定化学过滤器的使用情况,这就要求供应商中有搞化学过滤的专家,并与名气大的化学实验室有密切的关系。遗憾的是,国内过滤器厂商没有几家在那上面下功夫,所以国内芯片厂目前使用的化学过滤器多数是进口产品。

半导体工业并非人们普遍认为的“无烟工业”,它也有环境问题。那里经常采用最新的工艺和材料,有些化学物品在其安全性尚未得到评估前就已经大量使用了,稍不小心就会造成严重的化学污染,既有地下水污染,也有空气污染,硅谷就曾为此付出过惊人的代价。为了保险,有些企业在排风系统中也使用化学过滤器。

中国正处在新一轮芯片建设的狂热中,为此,今后几年国内需要数亿元的高效过滤器和化学过滤器,如果国内过滤器商家像以往那样热衷于抄袭、猜疑、各顾各地瞎忙活,不在技术上进取、不相互交流,芯片厂这个难得的市场将属于外来者。

2、 核电站用的过滤器

核工业消耗大量空气过滤器,也成全了一批过滤器公司。

初期因瞄准核工业而成立的著名过滤器公司有:美国Cambridge公司(曾是国际最著名过滤器公司,20世纪80年代被日本近滕公司收购),法国Sofiltra公司(法国最大过滤器公司,1989年被瑞典Camfil-Farr公司兼并),英国Vokes公司(英国最大过滤器公司),Camfil-Farr公司(瑞典Camfil和美国Farr于2000年合并,两者都有曾是Cambridge的合伙人)。尽管核工业已经不再是过滤器行业的最重要的市场,但从历史上讲,没有核工业就没有上述那些风风火火的过滤器厂商。

核工业用的过滤器称“核级过滤器”。

(1) 高效过滤器

为了防止放射性粉尘溢散到大气,核电站的排风系统需要大量高效过滤器。美国标准规定这种高效过滤器的效率为:对0.3µm的DOP粒子过滤效率99.97%。多数国家照搬了美国标准,有些国家规定了自己的试验方法,但过滤器性能与用美国方法测出的性能相当。

大多数国家在核电站使用的高效过滤器是传统形式的有隔板过滤器,其中,过滤材料为玻璃纤维滤纸,隔板采用0.038m m的铝箔,外框是碳钢或不锈钢材料,滤纸与外框间的粘接剂为硅酮、PVC或其他耐温材料,过滤器的迎风面与背风面有金属防护网。核级过滤器的许多性能在平时属于“多余性能”,那些性能是为意外事故时的可靠性考虑的。

法国是无隔板过滤器的鼻祖,法国人成功地在核电站中用无隔板过滤器替代了传统有隔板过滤器,韩国和中国进口了法国核电站,并各自实现了过滤器生产的本土化,除了这三个国家,谁都没敢在核电站的关键部位使用无隔板高效过滤器。

中国早期核反应堆用的高效过滤器与美国的大同小异,后来,中国引进了法国、加拿大、俄罗斯的核电站。中国的核级过滤器数量不多,样式不少。对中国核级高效过滤器规定感兴趣的人士可以查阅国家标准GB/T 17939-1999,并将产品送到郑州核五院去进行试验认证。

(2) 活性炭过滤器

甲基碘和碘是放射性元素铀的裂变产物,它们是核工业特有的放射性气体,为了清除空气中的甲基碘和碘蒸汽,核电站使用大量活性炭过滤器。这类用途的活性炭材料要经过特殊的化学浸渍处理,以提高对甲基碘和碘的吸附能力。习惯上,人们将核工业用的活性炭材料称为“核级炭”,活性炭过滤器称为“碘吸附器”。

与普通活性炭过滤器相比,核电站用的过滤器炭层厚、吸附效率高、耐温和抗震要求高。

由于吸附是个放热过程,温度过高可能引燃活性炭,所以对碘吸附器有严格的耐温要求。核燃料处理厂中甲基碘和碘的浓度很高,这时就不能再使用活性炭,而是采用其他不燃的多孔吸附材料来制造碘吸附器。

(3) 通风过滤器

按消耗量计算,核电站中用量最大的是一般通风用的过滤器,反应堆要用,辅助厂房要用,办公与服务区也要用。

核电站用的通风过滤器的形式多种多样,它本不该有那么多的讲究,但过滤器的具体规格在建设初期就确定了,过滤器公司必须按原规格供货。除非意外,为主和供应商都不敢轻易改变原材料、制造工艺、试验方法和供货渠道。

(4) 安全第一

核工业用的过滤器,其原理和结构与其他待业用的过滤器没多大差别。核工业过滤器不求高新、不搞市场经济、不侃价。

安全第一,可靠第一。

与其他行业使用的过滤器相比,核工业用的过滤器要经受更多的检测项目,要经过更多的认证。那些检验和认证经常是些政府把持的、与核工业有关的专门机构来做。此外,过滤器供应商必须具有可靠的资质和信誉,得到或多或少的政府支持,还要有相当的业绩和相应的技术实力。

中国核级过滤器的认证机构是郑州核五院,但管生杀大权的核五院自己又搞了个过滤器生产厂,于是一些竞争对手就绕过核五院将过滤器卖给了核电站。

(5) 容量有限的铁饭碗

由于客户稳定、价格诱人,核电站让许多过滤器公司垂涎,但真能挤进去的厂商寥寥无几。

如果统计一下过滤器的总价值,就会发现核电站用的过滤器并非人们想象的那样多。在发达国家,一座反应堆只能为过滤器公司提供一两个就业机会,但这是个“铁饭碗”,一朝拥有,多年不愁。按照国内目前生产水平,一座反应堆尚能为国内过滤器公司提供十只饭碗,随着生产水平的提高,饭碗的数量会不断减少。

核电站的建设周期是7年;由于核燃料的短缺,中国的核电事业很难达到美国和法国那些核电大国的水平。但这些并不妨碍成百上千的人去争夺核电站过滤器的饭碗,至少不会妨碍过滤器推销商的畅想。

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