Высокая чистота — это задача перекачивания, отличная от коррозии или утечки, и эти три легко спутать. Насос решения для коррозионностойких насосов построен так, чтобы жидкость не разрушала насос. Насос решения для герметичных насосов без утечек построен так, чтобы жидкость не выходила из насоса. Высокочистый насос должен удовлетворять третьему, более тихому требованию: жидкость должна выходить из насоса ровно такой же чистой, какой вошла. Это значит, что сам насос не должен ничего привносить — ни частиц, стёртых с уплотнения, ни ионов металлов, вымытых со смачиваемой поверхности, ни органического углерода, ни смазки, ни промывочной воды. В процессах полупроводников, электроники, фармацевтики и тонкой химии привнесения в единицы частей на миллиард достаточно, чтобы забраковать продукт. На этом уровне чистота — не приятное дополнение — это спецификация продукта, и насос, тихо привносящий загрязнение, может обойтись в партию пластин или в большое количество фармацевтического полупродукта куда дороже, чем стоит сам насос. На этой странице рассказано, как бессальниковые и фторполимерные футерованные насосы Aulank сохраняют высокочистые и сверхчистые жидкости незагрязнёнными, и ясно указано, где самые требовательные задачи фабрик пластин требуют специализированного оборудования.
Почему высокая чистота выводит из строя стандартные насосы
Обычный насос спроектирован для перемещения жидкости, а не для сохранения её безупречной, и несколько его обычных особенностей являются источниками загрязнения. Проблема чистоты — в том, что насос привносит в жидкость:
● Частицы износа механического уплотнения. Механическое уплотнение трёт две поверхности друг о друга, и этот контакт выделяет мелкие частицы в жидкость. Это также небольшой путь утечки через поверхности. Для жидкости чистого помещения даже след, проходящий через исправное уплотнение, обычно чрезмерен — уплотнение является одновременно точкой утечки и генератором частиц.
● Промывка уплотнения и барьерная жидкость. Насосы с уплотнением на сложных задачах впрыскивают промывочную или барьерную жидкость у уплотнения. В системе высокой чистоты эта промывка — прямой путь, по которому посторонняя жидкость смешивается с продуктом.
● Вымывание ионов металлов и металлов. Металлические смачиваемые детали могут выделять ионы — натрия, калия, кальция, железа — в агрессивные сверхчистые химикаты и деионизированную воду. Эти ионы вызывают электрические дефекты на пластинах и могут травить или изменять полупроводниковые приборы; металлическое загрязнение прямо меняет их электрические свойства.
● Органический углерод и попадание смазки. Общий органический углерод (TOC) влияет на окисление кремния, равномерность травления и напряжение пробоя подзатворного оксида, поэтому любой органический вклад имеет значение. Подшипники, смазываемые консистентной смазкой или маслом, — источник именно такого загрязнения.
● Проникновение и газовыделение. Агрессивные химикаты могут впитываться в неподходящий смачиваемый материал и медленно выделяться обратно, вызывая перекрёстное загрязнение и уход технологической рецептуры, а органические загрязнители могут выделяться в жидкость или в чистое помещение.
● Шероховатые поверхности и застойные участки. Шероховатая внутренняя отделка задерживает частицы и даёт бактериям место для роста в сверхчистой воде, а застойные зоны внутри насоса удерживают загрязнение, которое просачивается обратно в поток.
● Перенос между жидкостями. Когда насос работает более чем с одной химией, жидкость, задержавшаяся в карманах и впитавшаяся в проницаемую смачиваемую поверхность, переносится в следующую жидкость, смешивая одну партию со следующей и смещая рецептуру процесса.
Подход Aulank: бессальниковое исполнение и фторполимер, без привнесения
Ответ Aulank на вопрос чистоты — устранить два крупнейших источника загрязнения — динамическое уплотнение и реактивный смачиваемый металл — и сохранить смачиваемый тракт инертным и гладким:
● Нет уплотнения — значит, нет ни частиц уплотнения, ни промывки. Бессальниковый насос с магнитной муфтой передаёт крутящий момент через статичную герметичную оболочку, поэтому нет трущейся поверхности уплотнения, выделяющей частицы, и нет промывочной жидкости для впрыска. Устранение уплотнения одним шагом убирает и источник частиц, и путь утечки — тот же бессальниковый принцип, что и в наших решения для герметичных насосов без утечек, применённый здесь для защиты продукта, а не окружающей среды.
● Смачиваемые поверхности из фторполимера. Футеровка из PTFE или PFA даёт инертную, нереактивную смачиваемую поверхность с очень низкими экстрагируемыми веществами, которая поэтому не вымывает ионы металлов или органический углерод в жидкость. Фторполимеры устойчивы ко всему спектру химии влажного процесса — кислотам, щелочам, окислителям и растворителям —, а их низкая проницаемость ограничивает поглощение и перекрёстное загрязнение. Они различаются в применении: PTFE — универсальная фторполимерная футеровка для агрессивной высокочистой химии, тогда как PFA даёт более гладкую, менее проницаемую поверхность с механической прочностью для более высоких давления и температуры, поэтому его предпочитают, когда высокочистая жидкость к тому же горячая или когда экстрагируемые вещества нужно снизить до предельно низкого уровня.
● Подшипники, смазываемые продуктом. Подшипники из карбида кремния смазываются самой перекачиваемой жидкостью, поэтому нет ни консистентной смазки, ни масла, способных попасть в высокочистый поток.
● Высокочистая нержавеющая сталь там, где фторполимер не нужен. Для сверхчистой и деионизированной воды смачиваемый тракт из гладкой высокочистой нержавеющей стали противостоит захвату частиц и росту бактерий, к которым располагает шероховатая поверхность.
● Гладкая, дренируемая гидравлика. Чистая внутренняя геометрия ограничивает застойные зоны, где загрязнение иначе накапливалось бы и просачивалось обратно в жидкость.
Честная граница важна. Самые жёсткие задачи полупроводникового производства — распределение сверхвысокочистых химикатов, сертифицированное до однозначных значений частей на миллиард по экстрагируемым веществам, с полными испытаниями на частицы и металлы — это специализированная область, а абразивные шламы вроде CMP вообще не являются задачей для насоса с магнитной муфтой, потому что твёрдые частицы изнашивают рабочие зазоры. Aulank поставляет пригодные для высокой чистоты бессальниковые и фторполимерные футерованные насосы для перекачивания, дозирования и циркуляции высокочистых химикатов; самые требовательные сертификации фабрик пластин и работа с абразивным шламом требуют оборудования, построенного специально под них.
Типы насосов и принципы работы
Насос с магнитной муфтой AMC-F с футеровкой PTFE (высокочистые агрессивные химикаты)
насос с магнитной муфтой AMC-F с футеровкой PTFE — основной высокочистый насос для агрессивной химии. Каждая смачиваемая поверхность — фторполимер PTFE поверх несущего корпуса, а привод полностью бессальниковый, поэтому жидкость соприкасается только с инертной поверхностью с низкими экстрагируемыми веществами, без уплотнения, выделяющего частицы. Он подходит для высокочистых кислот, окислителей и растворителей, где требуются и химическая инертность, и чистота — сочетание фторполимерного смачиваемого тракта и герметичного магнитного привода.
Технологический химический насос с магнитной муфтой AMC-L (высокочистый процесс и циркуляция)
Для задач высокочистого химического процесса и циркуляции технологический химический насос с магнитной муфтой AMC-L сочетает бессальниковый магнитный привод с технологическими смачиваемыми материалами, подобранными под жидкость. Это выбор для непрерывных высокочистых контуров циркуляции, где насос должен работать годами, не привнося загрязнения и не требуя переборки уплотнения. Более широкая серия химических насосов охватывает варианты материалов для разных химий.
Бессальниковые насосы из нержавеющей стали для сверхчистой и DI-воды
Сверхчистая и деионизированная вода — иная задача по чистоте: здесь важны частицы, TOC и рост бактерий, а не агрессивное воздействие. Здесь подходит бессальниковый насос из гладкой высокочистой нержавеющей стали — центробежный насос высокой подачи из нержавеющей стали CPS-L для контуров циркуляции с большей подачей и серия вихревых магнитных насосов там, где задача требует высокого напора при меньшей подаче. Системы сверхчистой воды обычно держат в непрерывной рециркуляции, чтобы сохранять удельное сопротивление и подавлять рост бактерий, поэтому насос работает круглосуточно; бессальниковая конструкция с гладким смачиваемым трактом подходит для этой задачи, потому что не привносит частиц в контур и не даёт шероховатой поверхности, на которой закрепилась бы биоплёнка.
Где перекачивание высокой чистоты решает реальную задачу
Требование к чистоте возникает в отраслях, которые живут или гибнут в зависимости от контроля загрязнения:
● Влажные химикаты полупроводникового производства. Перекачивание и дозирование кислот, щелочей, окислителей и растворителей, применяемых при очистке и травлении пластин — плавиковая кислота, смеси серной кислоты с пероксидом, аммиачные и солянокислые очищающие химии —, где вымытый ион или выделившаяся частица оседает на пластине и становится дефектом, проявляющимся как потеря выхода годных. Роль Aulank в этом секторе освещена в нашей заметке о спрос на химические насосы на полупроводниковых фабриках.
● Сверхчистая и DI-вода. Циркуляция сверхчистой воды в системах электроники и фармацевтики, где шероховатость поверхности и застойные участки засевали бы частицы и микробный рост.
● Химикаты электронного класса и тонкая химия. Работа с высокочистыми технологическими химикатами и растворителями электронного класса, где захват ионов металлов или органическое загрязнение вывели бы продукт за пределы спецификации.
● Высокочистые фармацевтические жидкости. Перекачивание высокочистых растворителей и технологических жидкостей, где применимы и контроль загрязнения, и отсутствие утечек — в пределах конкретной гигиенической сертификации, которую требует данная задача.
● Высокочистые материалы для аккумуляторов. Перемещение и дозирование высокочистых электролитов и растворителей в производстве аккумуляторных материалов, где следовое загрязнение ухудшает электрохимические характеристики.
● Химия дисплеев и фотовольтаики. Циркуляция и перекачивание травителей, проявителей и очищающих химикатов электронного класса на линиях плоских дисплеев и солнечных элементов, где действуют те же ограничения по частицам и ионам, что и при обработке пластин, но на гораздо больших площадях подложек.
Подбор насоса под требование к чистоте
В качестве отправной точки жидкость и требование к чистоте указывают на насос — включая честный случай, когда задача выходит за пределы возможностей насоса с магнитной муфтой:
| Задача по чистоте | Жидкость | Ключевое требование | Рекомендуемый насос |
| Перекачивание высокочистых агрессивных химикатов | HF, кислоты, окислители, растворители | Инертный фторполимер, бессальниковый, без вымывания | AMC-F магнитный с футеровкой PTFE |
| Процесс и циркуляция высокочистых химикатов | Химикаты электронного класса | Бессальниковый, чистый смачиваемый тракт, без частиц | AMC-L с магнитной муфтой |
| Циркуляция сверхчистой / DI-воды | Сверхчистая вода (UPW), деионизированная вода | Гладкая высокочистая нержавеющая сталь, бессальниковый, низкий TOC | CPS-L нержавеющий / вихревой магнитный |
| Высокочистое дозирование и отмеривание | Чистые добавки, реагенты | Без пульсаций, без утечек, без загрязнения | MDC-K магнитный шестерённый |
| Шлам CMP или сертифицированная UHP-задача для пластин | Абразивный шлам / сертифицировано по UHP | Стойкость к абразиву или сертификация до долей ppb | Специализированное оборудование (вне линейки Aulank) |
Таблица — это первое приближение. Реальный выбор зависит от деталей смачиваемого материала и чистоты ниже, а также от уровня сертификации, который задача действительно требует. Об инженерии бессальникового привода см. наше руководство по выбору насосов с магнитной муфтой.
Ключевые факторы выбора
При выборе высокочистого насоса параметры, определяющие, останется ли жидкость чистой, таковы:
● Смачиваемые материалы. Фторполимерная футеровка (PTFE или PFA) для агрессивной высокочистой химии или высокочистая нержавеющая сталь для сверхчистой воды — подобранные и под химию, и под предел экстрагируемых веществ.
● Предел экстрагируемых веществ и вымывания. Насколько чистой должна оставаться жидкость, выраженный как ионный, металлический и органический вклад, который насосу разрешено вносить, что задаёт материал и отделку.
● Генерация частиц. Избегает ли конструкция источников частиц — бессальниковый привод устраняет уплотнение, а выбор подшипника определяет генерацию частиц износа.
● Чистота поверхности и очищаемость. Гладкая смачиваемая поверхность и дренируемая геометрия, чтобы избежать ловушек частиц, застойных участков и роста бактерий в водяных системах.
● Температура. Горяча ли высокочистая жидкость, поскольку PFA держится лучше PTFE там, где сходятся чистота и более высокая температура.
● Рабочая точка. Подача и напор для контура перекачивания или циркуляции либо отмеряемый объём и диапазон регулирования для задачи дозирования.
● Уровень сертификации. Стандарт чистоты, которому задача должна соответствовать — и честная проверка, удовлетворяет ли ему высокочистый промышленный насос или требуется специализированный сертифицированный насос.
Получите конфигурацию высокочистого насоса для вашего процесса
Сообщите нам жидкость и требование к её чистоте, температуру, подачу и напор или отмеряемую дозу, а также предел по экстрагируемым веществам или чистоте, который вам нужно выдержать, и наша инженерная команда подберёт бессальниковый, фторполимерный футерованный или высокочистый нержавеющий насос под задачу — или прямо скажет, когда правильным выбором будет специализированный сертифицированный насос. Варианты материалов охватывает серия химических насосов.
Свяжитесь с нашей командой: Связаться с Aulank | WhatsApp: +86 13773157367 | Эл. почта: info@aulankpump.com
Сопутствующее чтение: решения для коррозионностойких насосов · руководство по выбору насосов с магнитной муфтой