文章名稱: 凈化技術(shù)目前的設(shè)備發(fā)展和應(yīng)用趨勢
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文章編輯: 廣東深圳市匯龍凈化技術(shù)有限公司

凈化技術(shù)目前的設(shè)備發(fā)展和應(yīng)用趨勢
潔凈技術(shù)又稱為生產(chǎn)環(huán)境和污染控制技術(shù)，是近二、三十年來隨著高新技術(shù)發(fā)展起來的一門綜合性的新興科學(xué)技術(shù)。潔凈技術(shù)專門研究并提供潔凈的生產(chǎn)工藝環(huán)境和生產(chǎn)過程中使用的各種高純介質(zhì)，有效地控制微量雜質(zhì)，以保證高科技產(chǎn)品的成品率和可靠性。潔凈技術(shù)通常包括：空氣凈化技術(shù)、空調(diào)技術(shù)、水純化技術(shù)、氣體純化技術(shù)、微量雜質(zhì)控制技術(shù)、潔凈環(huán)境的監(jiān)測技術(shù)及相關(guān)的環(huán)境質(zhì)量的控制技術(shù)。凈化工程技術(shù)在電子、核子、航空航天、生物工程、制藥、精密機械、化工、食品、汽車制造等高科技工業(yè)領(lǐng)域及現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 
    對于半導(dǎo)體設(shè)備來講，凈化工程技術(shù)在微電子技術(shù)中起著十分重要的作用。微電子技術(shù)的核心是集成電路，而集成電路的生產(chǎn)對其工藝環(huán)境和工藝流程中的凈化技術(shù)和設(shè)備提出了嚴(yán)格的要求。我國“九五”期間大力發(fā)展以微電子為重點的信息產(chǎn)業(yè)。凈化工程技術(shù)水平在某種意義上已成為衡量一個國家和地區(qū)科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)水平的一個重要標(biāo)志。 

    隨著我國人民生活水平提高，人們對生存環(huán)境及生活質(zhì)量提出了越來越高要求，用水純化設(shè)備制備的高純水已受到人們普遍歡迎，凈化工程技術(shù)已開始進(jìn)入千家萬戶，進(jìn)入人們的現(xiàn)代生活。 

    我國的潔凈技術(shù)和設(shè)備與國外先進(jìn)國家相比差距是明顯的，我國1965年才開始生產(chǎn)的HEPA過濾器，比國外晚了十五年。1975年開始生產(chǎn)的光散射塵埃粒子計數(shù)器比國外晚了二十年。0．1微米潔凈技術(shù)和設(shè)備在國際上先進(jìn)國家已成為成熟技術(shù)，我國則剛剛起步。 

    世界各工業(yè)先進(jìn)國家為適應(yīng)超凈技術(shù)的發(fā)展，對大量使用的高效過濾器的研究從未中斷，幾年來一直在開發(fā)不同結(jié)構(gòu)不同性能的新產(chǎn)品，美國自1979年開始研制0．1微米ULPA過濾器，1984年美國AAF公司開始生產(chǎn)0．1微米無隔板ULPA過濾器，目前0．1微米ULPA過濾器在美國AAF公司、FLANDERS公司和CAMBRIDGE公司已形成商品化生產(chǎn)。日本也已成為世界上生產(chǎn)0．1微米ULPA過濾器廠家最多的國家，品種繁多，產(chǎn)品系列化，尤其是低壓損型0．1微米ULPA過濾器的開發(fā)成功解決了初阻力大的技術(shù)難題。國際市場對高效空氣過濾器的需求量很大，且每年均有增長，目前日本每年銷售超過100萬臺，按每臺平均價格200美元計算，銷售額達(dá)2億美元。我國高效空氣過濾器市場需求量已接近每年10萬臺，占國際市場的2％~4％，但至今還沒有0．1微米ULPA過濾器生產(chǎn)，用于超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)潔凈廠房及各種高科技領(lǐng)域潔凈廠房的0．1微米ULPA過濾器目前還要依賴進(jìn)口。 

    在潔凈室建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平上，我國與先進(jìn)國家差距更大。日本清水建設(shè)公司一家，1982年到1987年期間承建的潔凈室面積達(dá)71．8萬平方米，而我國目前一年承建的潔凈室總面積還不到10萬平方米，但八五期間有較大發(fā)展，1993年承建潔凈室總面積已接近15萬平方米。美國的潔凈室建設(shè)規(guī)模更大，1998年統(tǒng)計已達(dá)188．5萬平方米。在潔凈工程技術(shù)水平上，80年代末期，國外已大量建成0．1微米級的超凈室，1987年日本三洋新瀉工場建成十級潔凈廠房3000平方米，NIT原木則建成了四個1000平方米控制0．1微米塵埃的千級廠房，換氣次數(shù)高達(dá)300次／分。美國在臺灣的TSMCS新廠已建成第四代管道式潔凈室總面積達(dá)10000平方米。我國使用的0，1微米十級潔凈室主要依賴從國外進(jìn)口。由于高潔凈級別的潔凈室造價十分昂貴，0．1微米十級潔凈室每平方米造價高達(dá)1萬美元以上。在大規(guī)模集成電路制造裝備的投資中潔凈廠房占有相當(dāng)高的比例，這與集成電路工藝不斷更新，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越快的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)，嚴(yán)重制約了大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展。美國ASYST公司、 

    德國MW公司發(fā)展的使用隔離技術(shù)的亞微米生產(chǎn)微環(huán)境系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)在近幾年中得到廣泛采用。該項最新的潔凈技術(shù)在100級潔凈度的潔凈廠房中，采用工藝設(shè)備局部使用隔離技術(shù)的微環(huán)境，把投資比例壓縮到高級別的微環(huán)境，消除了操作者與工藝設(shè)備運行的二次污染源產(chǎn)生對集成電路成品率和可靠性的影響作用。 

    潔凈技術(shù)和裝備的國際市場十分巨大，日本到80年代末、90年代初潔凈技術(shù)和設(shè)備的銷售額已突破35億美元。美國和西歐等先進(jìn)國家潔凈設(shè)備和基礎(chǔ)部件的銷售額已達(dá)73億美元。據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，我國主要八家最大的凈化設(shè)備廠的銷售額1990年為8217萬元，還不足1億，1993年達(dá)到14495萬元，占國際市場銷售額的0．34％。但隨著我國高新技術(shù)的迅速發(fā)展和微電子工業(yè)、光纖工業(yè)、液晶顯示工業(yè)及光電器件工業(yè)、生物工程、醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展，我國潛在的巨大的潔凈技術(shù)產(chǎn)品市場，以每年40％~50％的增長速度在增加。

    包括特種氣體在內(nèi)的工業(yè)氣體在世界上是一個新興的工業(yè)領(lǐng)域，隨著工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，至今工業(yè)氣體在世界上已形成了一個規(guī)模宏大的工業(yè)體系。進(jìn)入到八十年代以來，隨著電子工業(yè)、石油化工等高新技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電子氣及其特殊用途的高純氣和混合氣的特種氣體。目前世界工業(yè)氣體總產(chǎn)值占國民生產(chǎn)總值(GNP)的1．5％~2％、但產(chǎn)值增長率為國民生產(chǎn)總值增長率的2．5倍。1990年美國工業(yè)氣體總銷售額為48億美元，世界最大的法國液化空氣公司為38億美元，世界總銷售額為150億美元，超純氣體和特種氣體約占工業(yè)氣體銷售額的2％~4％，約為3~6億美元。與微電子、激光、光導(dǎo)纖維等工業(yè)發(fā)展配套的高純氣體和特種氣體共150種及15種混合氣，我國僅能生產(chǎn)H2、02、N2、Ar為數(shù)不多的幾種，有一部分國內(nèi)能夠制備，但不夠級別，‘還需依靠進(jìn)口。我國高純氣體純化設(shè)備及配套件的年銷售額1993年約為1．2億元，其中大型深冷法制取高純氣體設(shè)備占60％~70％。非低溫分離設(shè)備占國際市場銷售額的1．2％。隨著變壓吸附(PSA)技術(shù)和膜分離技術(shù)的迅速發(fā)展，我國高純氣體制取設(shè)備的市場將得到進(jìn)一步擴(kuò)大。

    在超純水純化處理技術(shù)和設(shè)備方面，美國處于領(lǐng)先地位，日本、英國和德國也在世界市場上達(dá)到一定水平和規(guī)模。反滲透器中空纖維式產(chǎn)品以美國DUPONT公司最著名，生產(chǎn)卷式反滲透器主要有美國UOP公司，日本東麗公司和美國GVLFENVIROMENT SYSTEM公司。脫鹽率一般均能達(dá)到95％以上。目的我國生產(chǎn)的反滲透器脫鹽率只能達(dá)到85％左右。超濾材料和超濾裝置無論是醋酸纖維素、聚嚙等，還是分管式、中空或卷式，國外都有商品化的成套超濾設(shè)備供應(yīng)，如美國VAPONICS公司供應(yīng)的帶有自動化學(xué)清洗的超濾裝置。我國還處于起步階段�？傮w來講我國純水處理技術(shù)和設(shè)備與微電子工業(yè)等一大批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求差距還很大。1993年全國純水設(shè)備制造行業(yè)銷售額約為1億元，約占國際市場的5％。

    我國經(jīng)過"六五","七五","八五"連續(xù)不斷的努力，在凈化設(shè)備和技術(shù)領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平的差距正在縮小。 "八五"期間蘇凈集團(tuán)公司承擔(dān)國家重點科技攻關(guān)項目“O．1微米空氣凈化設(shè)備的研制”，通過“八五”科技攻關(guān)已研制成功“0．1微米無隔板ULPA過濾器”；研制成功我國空氣凈化技術(shù)的最高水平“0．1微米10級超凈室”，控溫精度達(dá)±0．2℃，濕度控制精度±4％，為發(fā)展我國硅片圖形線寬1微米的超大規(guī)模集成電路提供關(guān)鍵設(shè)備，打破了西方發(fā)達(dá)國家對我國的技術(shù)封鎖；研制成功的“0．1微米激光塵埃粒子計數(shù)器”，達(dá)到國際先進(jìn)水平，使我國成為世界上能生產(chǎn)0．1微米激光粒子計數(shù)器為數(shù)不多的國家之一。

    在"八五"期間，凈化空調(diào)系統(tǒng)工程的設(shè)計采用了美國聯(lián)邦209E標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到國外同類產(chǎn)品九十年代初的設(shè)計水平，在國內(nèi)遙遙領(lǐng)先，并在西昌衛(wèi)星發(fā)射基地、秦山核電站中央控制室、北京正負(fù)離子對撞機等國家重點工程中應(yīng)用。

    "九五"期間原國家計委和電子工業(yè)部下達(dá)國家重點科技攻關(guān)項目“使用隔離技術(shù)的亞微米生產(chǎn)微環(huán)境系統(tǒng)設(shè)備的研制”。跟蹤國際九十年代凈化技術(shù)和設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)，已由蘇凈集團(tuán)公司通過與同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)的產(chǎn)學(xué)研合作，于1998年研制成功“標(biāo)準(zhǔn)機械接口SMIF系統(tǒng)設(shè)備”和“靈敏跟蹤STS系統(tǒng)設(shè)備”的樣機。使我國在高級別空氣凈化技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)水平。

    在超純水制造設(shè)備的研制和生產(chǎn)方面，蘇凈集團(tuán)公司從美國PERMUTIT公司引進(jìn)了“空氣沖刷型多介質(zhì)過濾器設(shè)計和制造”、“防止純水污染的鋼材襯膠容器設(shè)計和制造”、“反滲透器組裝”、“氮氣保護(hù)水箱的設(shè)計和制造”、“脫氣塔的設(shè)計和制造”等五項專有技術(shù)和生產(chǎn)銷售許可證，經(jīng)過消化吸收制造的18MΩ．Cm(25℃)超純水設(shè)備，出水水質(zhì)達(dá)到美國ASTM—El級純水標(biāo)準(zhǔn)。"八五"期間承擔(dān)江蘇省火炬項目，建立了超純水系統(tǒng)CAD計算機輔助設(shè)計工作站和超純水測試實驗室，建成了RO反滲透機組的組裝生產(chǎn)線，產(chǎn)品水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，大大縮短了我國在該技術(shù)領(lǐng)域與國際上的差距。

    超純水設(shè)備在我國具有廣泛而又巨大的市場前景，出水水質(zhì)達(dá)到美國ASTM—E1級純水標(biāo)準(zhǔn)可以在眾多技術(shù)中應(yīng)用，目前我國生產(chǎn)的超純水設(shè)備和系統(tǒng)已在上海大眾、北京切諾基、一汽奧迪、二汽富康等眾多汽車行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，在水處理工藝中增加超濾、殺菌和臭氧處理后，已在制藥、生物制品、化妝品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。廣東健力寶、杭州娃哈哈等我國著名飲料品牌也均采用了我國生產(chǎn)的超純水設(shè)備和系統(tǒng)。

    "八五","九五"期間我國緊緊跟蹤國際上高純氣體制造技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，采用膜分離法制氮、制氫、和富氧，推出了第二代膜分離制氮裝置，每小時產(chǎn)氮能力200m3，組合裝置可達(dá)到1400m3／h，氮氣純度可達(dá)到99．9％以上。同時廣泛采用變壓吸附(PSA)技術(shù)制氫、制氧和制氮，采用真空變壓吸附(VPSA)技術(shù)生產(chǎn)純度為99．95％的氮氣和99. 5％的氧氣。 

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