文章名称: 净化技术目前的设备发展和应用趋势
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文章编辑: 广东深圳市汇龙净化技术有限公司

净化技术目前的设备发展和应用趋势
洁净技术又称为生产环境和污染控制技术，是近二、三十年来随着高新技术发展起来的一门综合性的新兴科学技术。洁净技术专门研究并提供洁净的生产工艺环境和生产过程中使用的各种高纯介质，有效地控制微量杂质，以保证高科技产品的成品率和可靠性。洁净技术通常包括：空气净化技术、空调技术、水纯化技术、气体纯化技术、微量杂质控制技术、洁净环境的监测技术及相关的环境质量的控制技术。净化工程技术在电子、核子、航空航天、生物工程、制药、精密机械、化工、食品、汽车制造等高科技工业领域及现代科学领域中得到广泛应用。 
    对于半导体设备来讲，净化工程技术在微电子技术中起着十分重要的作用。微电子技术的核心是集成电路，而集成电路的生产对其工艺环境和工艺流程中的净化技术和设备提出了严格的要求。我国“九五”期间大力发展以微电子为重点的信息产业。净化工程技术水平在某种意义上已成为衡量一个国家和地区科学技术水平和工业水平的一个重要标志。 

    随着我国人民生活水平提高，人们对生存环境及生活质量提出了越来越高要求，用水纯化设备制备的高纯水已受到人们普遍欢迎，净化工程技术已开始进入千家万户，进入人们的现代生活。 

    我国的洁净技术和设备与国外先进国家相比差距是明显的，我国1965年才开始生产的HEPA过滤器，比国外晚了十五年。1975年开始生产的光散射尘埃粒子计数器比国外晚了二十年。0．1微米洁净技术和设备在国际上先进国家已成为成熟技术，我国则刚刚起步。 

    世界各工业先进国家为适应超净技术的发展，对大量使用的高效过滤器的研究从未中断，几年来一直在开发不同结构不同性能的新产品，美国自1979年开始研制0．1微米ULPA过滤器，1984年美国AAF公司开始生产0．1微米无隔板ULPA过滤器，目前0．1微米ULPA过滤器在美国AAF公司、FLANDERS公司和CAMBRIDGE公司已形成商品化生产。日本也已成为世界上生产0．1微米ULPA过滤器厂家最多的国家，品种繁多，产品系列化，尤其是低压损型0．1微米ULPA过滤器的开发成功解决了初阻力大的技术难题。国际市场对高效空气过滤器的需求量很大，且每年均有增长，目前日本每年销售超过100万台，按每台平均价格200美元计算，销售额达2亿美元。我国高效空气过滤器市场需求量已接近每年10万台，占国际市场的2％~4％，但至今还没有0．1微米ULPA过滤器生产，用于超大规模集成电路生产洁净厂房及各种高科技领域洁净厂房的0．1微米ULPA过滤器目前还要依赖进口。 

    在洁净室建设规模和技术水平上，我国与先进国家差距更大。日本清水建设公司一家，1982年到1987年期间承建的洁净室面积达71．8万平方米，而我国目前一年承建的洁净室总面积还不到10万平方米，但八五期间有较大发展，1993年承建洁净室总面积已接近15万平方米。美国的洁净室建设规模更大，1998年统计已达188．5万平方米。在洁净工程技术水平上，80年代末期，国外已大量建成0．1微米级的超净室，1987年日本三洋新泻工场建成十级洁净厂房3000平方米，NIT原木则建成了四个1000平方米控制0．1微米尘埃的千级厂房，换气次数高达300次／分。美国在台湾的TSMCS新厂已建成第四代管道式洁净室总面积达10000平方米。我国使用的0，1微米十级洁净室主要依赖从国外进口。由于高洁净级别的洁净室造价十分昂贵，0．1微米十级洁净室每平方米造价高达1万美元以上。在大规模集成电路制造装备的投资中洁净厂房占有相当高的比例，这与集成电路工艺不断更新，产品更新换代周期越来越快的发展趋势不相适应，严重制约了大规模集成电路技术的发展。美国ASYST公司、 

    德国MW公司发展的使用隔离技术的亚微米生产微环境系统设备和技术在近几年中得到广泛采用。该项最新的洁净技术在100级洁净度的洁净厂房中，采用工艺设备局部使用隔离技术的微环境，把投资比例压缩到高级别的微环境，消除了操作者与工艺设备运行的二次污染源产生对集成电路成品率和可靠性的影响作用。 

    洁净技术和装备的国际市场十分巨大，日本到80年代末、90年代初洁净技术和设备的销售额已突破35亿美元。美国和西欧等先进国家洁净设备和基础部件的销售额已达73亿美元。据中国电子专用设备工业协会统计，我国主要八家最大的净化设备厂的销售额1990年为8217万元，还不足1亿，1993年达到14495万元，占国际市场销售额的0．34％。但随着我国高新技术的迅速发展和微电子工业、光纤工业、液晶显示工业及光电器件工业、生物工程、医药工业的发展，我国潜在的巨大的洁净技术产品市场，以每年40％~50％的增长速度在增加。

    包括特种气体在内的工业气体在世界上是一个新兴的工业领域，随着工业规模的扩大和科学技术水平的发展，至今工业气体在世界上已形成了一个规模宏大的工业体系。进入到八十年代以来，随着电子工业、石油化工等高新技术的发展，出现了电子气及其特殊用途的高纯气和混合气的特种气体。目前世界工业气体总产值占国民生产总值(GNP)的1．5％~2％、但产值增长率为国民生产总值增长率的2．5倍。1990年美国工业气体总销售额为48亿美元，世界最大的法国液化空气公司为38亿美元，世界总销售额为150亿美元，超纯气体和特种气体约占工业气体销售额的2％~4％，约为3~6亿美元。与微电子、激光、光导纤维等工业发展配套的高纯气体和特种气体共150种及15种混合气，我国仅能生产H2、02、N2、Ar为数不多的几种，有一部分国内能够制备，但不够级别，‘还需依靠进口。我国高纯气体纯化设备及配套件的年销售额1993年约为1．2亿元，其中大型深冷法制取高纯气体设备占60％~70％。非低温分离设备占国际市场销售额的1．2％。随着变压吸附(PSA)技术和膜分离技术的迅速发展，我国高纯气体制取设备的市场将得到进一步扩大。

    在超纯水纯化处理技术和设备方面，美国处于领先地位，日本、英国和德国也在世界市场上达到一定水平和规模。反渗透器中空纤维式产品以美国DUPONT公司最著名，生产卷式反渗透器主要有美国UOP公司，日本东丽公司和美国GVLFENVIROMENT SYSTEM公司。脱盐率一般均能达到95％以上。目的我国生产的反渗透器脱盐率只能达到85％左右。超滤材料和超滤装置无论是醋酸纤维素、聚啮等，还是分管式、中空或卷式，国外都有商品化的成套超滤设备供应，如美国VAPONICS公司供应的带有自动化学清洗的超滤装置。我国还处于起步阶段。总体来讲我国纯水处理技术和设备与微电子工业等一大批高新技术产业的发展需求差距还很大。1993年全国纯水设备制造行业销售额约为1亿元，约占国际市场的5％。

    我国经过"六五","七五","八五"连续不断的努力，在净化设备和技术领域与国际先进水平的差距正在缩小。 "八五"期间苏净集团公司承担国家重点科技攻关项目“O．1微米空气净化设备的研制”，通过“八五”科技攻关已研制成功“0．1微米无隔板ULPA过滤器”；研制成功我国空气净化技术的最高水平“0．1微米10级超净室”，控温精度达±0．2℃，湿度控制精度±4％，为发展我国硅片图形线宽1微米的超大规模集成电路提供关键设备，打破了西方发达国家对我国的技术封锁；研制成功的“0．1微米激光尘埃粒子计数器”，达到国际先进水平，使我国成为世界上能生产0．1微米激光粒子计数器为数不多的国家之一。

    在"八五"期间，净化空调系统工程的设计采用了美国联邦209E标准已达到国外同类产品九十年代初的设计水平，在国内遥遥领先，并在西昌卫星发射基地、秦山核电站中央控制室、北京正负离子对撞机等国家重点工程中应用。

    "九五"期间原国家计委和电子工业部下达国家重点科技攻关项目“使用隔离技术的亚微米生产微环境系统设备的研制”。跟踪国际九十年代净化技术和设备的先进技术，已由苏净集团公司通过与同济大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学的产学研合作，于1998年研制成功“标准机械接口SMIF系统设备”和“灵敏跟踪STS系统设备”的样机。使我国在高级别空气净化技术和设备领域进入世界先进水平。

    在超纯水制造设备的研制和生产方面，苏净集团公司从美国PERMUTIT公司引进了“空气冲刷型多介质过滤器设计和制造”、“防止纯水污染的钢材衬胶容器设计和制造”、“反渗透器组装”、“氮气保护水箱的设计和制造”、“脱气塔的设计和制造”等五项专有技术和生产销售许可证，经过消化吸收制造的18MΩ．Cm(25℃)超纯水设备，出水水质达到美国ASTM—El级纯水标准。"八五"期间承担江苏省火炬项目，建立了超纯水系统CAD计算机辅助设计工作站和超纯水测试实验室，建成了RO反渗透机组的组装生产线，产品水平达到国际先进水平，大大缩短了我国在该技术领域与国际上的差距。

    超纯水设备在我国具有广泛而又巨大的市场前景，出水水质达到美国ASTM—E1级纯水标准可以在众多技术中应用，目前我国生产的超纯水设备和系统已在上海大众、北京切诺基、一汽奥迪、二汽富康等众多汽车行业中得到广泛应用，在水处理工艺中增加超滤、杀菌和臭氧处理后，已在制药、生物制品、化妆品行业得到广泛应用。广东健力宝、杭州娃哈哈等我国著名饮料品牌也均采用了我国生产的超纯水设备和系统。

    "八五","九五"期间我国紧紧跟踪国际上高纯气体制造技术和设备的发展，采用膜分离法制氮、制氢、和富氧，推出了第二代膜分离制氮装置，每小时产氮能力200m3，组合装置可达到1400m3／h，氮气纯度可达到99．9％以上。同时广泛采用变压吸附(PSA)技术制氢、制氧和制氮，采用真空变压吸附(VPSA)技术生产纯度为99．95％的氮气和99. 5％的氧气。 

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