工艺流程
一、流程总则
用于各类电子级精细化学品(如电子级清洗剂、光刻胶配套试剂、电子级树脂、半导体用高纯化学品等)的生产工艺流程设计、优化及标准化管理,覆盖从原料预处理到成品出库的全生命周期,可根据具体产品特性(如纯度要求、化学稳定性、功能性指标)调整参数及环节。
(二)核心目标
1. 满足电子行业对产品的高纯度要求(如金属杂质含量≤1ppb、颗粒度≤0.1μm)、精准功能性指标(如粘度、固含量、蚀刻速率等)及批次稳定性;
2. 符合环保法规(如废气 VOCs 减排、废水达标排放、危废规范处置)及安全生产标准(如防爆、防腐蚀、防中毒);
3. 实现流程高效化,降低物料损耗、能耗及生产成本。
(三)关键原则
1. 纯度控制优先:全流程采用 “无杂质引入” 设计,从原料选型、设备材质(如 PTFE、石英、316L 不锈钢)到操作环境(如洁净车间 Class 100/1000)均符合高纯度要求;
2. 过程可追溯:每个环节设置关键参数记录点,实现原料、工艺、成品的全程追溯;
3. 安全环保协同:集成废气、废水、危废处理单元,同步设计应急处置流程。
二、流程核心环节(通用框架)
(一)原料接收与预处理阶段
1. 原料接收与检验
· 流程步骤:
i. 原料到厂后,核对供应商资质、COA(分析报告),确认原料名称、规格、批次、数量与订单一致;
ii. 取样送 QC 实验室,检测关键指标(如纯度、水分、金属杂质、颗粒度、酸度 / 碱度),符合内控标准后方可入库;
iii. 不合格原料标记隔离,启动退货或返工流程。
· 关键参数 / 要求:
· 原料纯度需满足电子级标准(如高纯溶剂纯度≥99.99%);
· 取样过程在洁净区进行,避免交叉污染;
· 检验记录留存,保存期限≥产品保质期 + 1 年。
2. 原料预处理
· 流程步骤:
i. 固体原料(如树脂、粉体添加剂):经粉碎(粉碎设备需具备防尘、防杂质混入功能)→ 筛分(选用电子级筛网,孔径根据产品要求调整)→ 干燥(真空干燥,温度 50-120℃,真空度 - 0.08~-0.1MPa,去除水分及挥发性杂质);
ii. 液体原料(如溶剂、单体):经精馏(采用精密精馏塔,回流比 3:1~10:1,控制塔顶温度波动 ±0.5℃)、超滤(膜孔径 0.02~0.1μm,去除颗粒及胶体杂质)或离子交换(选用电子级离子交换树脂,降低金属离子含量)处理;
iii. 气体原料(如保护气体 N₂、O₂):经脱水、脱油、除尘过滤,纯度提升至 99.999% 以上。
· 关键设备:真空干燥箱、精密粉碎机、超声波筛分机、精密精馏塔、超滤装置、离子交换柱、气体纯化器;
· 质量控制点:预处理后原料纯度、水分、金属杂质、颗粒度需符合工艺输入标准,检验合格后方可进入下一环节。
(二)配料与混合阶段
1. 配方精准配料
· 流程步骤:
i. 按产品配方单,在洁净配料间(Class 1000)内,采用电子级称重设备(精度 ±0.1g/±0.01kg,根据物料量选择)依次称量固体、液体原料;
ii. 称量前校准设备,称量过程中记录物料名称、批次、称量量,确保配方准确性;
iii. 易挥发、易吸潮原料需在惰性气体保护下快速称量,避免成分变化。
· 关键设备:电子分析天平、高精度电子秤、惰性气体保护手套箱;
· 关键要求:配料误差≤±0.5%,严禁错配、漏配,配料记录实时录入系统。
2. 高效混合与溶解
· 流程步骤:
i. 将预处理后的液体原料先注入混合釜(材质为 PTFE 或 316L 不锈钢,内壁抛光处理),开启搅拌(转速 50~300rpm,根据物料粘度调整);
ii. 缓慢加入固体原料或其他液体原料,控制加料速率(避免局部浓度过高导致溶解不完全或反应剧烈);
iii. 按需升温(温度控制 ±2℃,采用水浴或油浴加热)、保温搅拌(时间 1~8h),必要时开启超声波辅助溶解(功率 500~1500W,频率 20~80kHz),确保物料完全溶解、混合均匀。
· 关键设备:洁净混合釜(带温控、搅拌功能)、超声波溶解器、惰性气体保护系统;
· 质量控制点:混合后物料无肉眼可见颗粒、粘度偏差≤±5%、固含量偏差≤±1%。
(三)反应 / 改性阶段(按需设置,如树脂合成、功能基团改性等)
1. 反应准备
· 检查反应釜(材质适配反应体系,如耐腐蚀材质用于酸碱反应、高压釜用于高压反应)密封性、温控系统、搅拌系统及安全装置(如安全阀、压力变送器);
· 通入保护气体(如 N₂、Ar)置换反应釜内空气(氧含量≤100ppm),避免氧化反应影响产品性能。
2. 精准控温反应
· 流程步骤:
i. 将混合后的物料泵入反应釜,开启搅拌(转速 100~500rpm);
ii. 按工艺曲线升温(升温速率 5~10℃/h,避免升温过快导致副反应),达到设定反应温度(±1℃)后保温;
iii. 按需滴加催化剂或其他反应试剂(滴加速率 0.5~5mL/min,通过计量泵精准控制),实时监测反应参数(如温度、压力、pH 值、粘度);
iv. 反应达到设定时间后,取样检测中间产物指标(如反应转化率、分子量分布、功能基团含量),合格后进入下一步。
· 关键设备:精密反应釜(带温控、压力控制、在线检测功能)、计量泵、在线粘度计、pH 计;
· 安全控制点:放热反应需控制冷却速率,避免温度失控;高压反应需实时监测压力,超压时自动泄压。
3. 后处理(如中和、洗涤、分离)
· 若反应后存在副产物或杂质,需进行中和(用电子级酸碱调节 pH 至设定范围,如 6.5~7.5)、洗涤(用高纯溶剂多次洗涤,去除盐类或未反应原料)、固液分离(离心分离,转速 8000~15000rpm;或膜分离,膜孔径 0.01~0.1μm)。
(四)提纯精制阶段(核心环节,保障产品高纯度)
1. 初步提纯(去除大量杂质)
· 采用蒸馏(常压 / 减压蒸馏,真空度 - 0.05~-0.095MPa,温度控制 ±1℃)、萃取(选用电子级萃取剂,萃取次数 2~4 次)或结晶(控制降温速率 0.5~2℃/h,结晶时间 8~24h)方式,去除大部分机械杂质、盐类及低纯度副产物。
2. 深度提纯(满足电子级要求)
· 流程步骤:
i. 超滤 / 微滤:采用陶瓷膜或有机超滤膜(孔径 0.001~0.1μm),去除微小颗粒及胶体杂质,操作压力 0.1~0.5MPa;
ii. 离子交换:通过阳离子交换柱 + 阴离子交换柱串联,去除金属离子(Na⁺、K⁺、Fe³⁺等)及阴离子杂质(Cl⁻、SO₄²⁻等),控制流速 5~10BV/h;
iii. 真空精馏 / 分子蒸馏:针对高沸点、热敏性物料,采用分子蒸馏(真空度≤1Pa,蒸馏温度 50~150℃),进一步提升纯度,去除微量挥发性杂质;
iv. 吸附净化:用电子级活性炭、分子筛或硅胶吸附,去除微量水分、有机物杂质,吸附时间 2~8h。
· 关键设备:超滤 / 微滤装置、离子交换系统、分子蒸馏设备、真空精馏塔、吸附柱;
· 质量控制点:提纯后产品金属杂质含量≤1ppb,颗粒度(≥0.1μm)≤10 个 /mL,纯度≥99.99%(根据产品要求调整)。
(五)成品调制与检测阶段
1. 成品调制
· 将提纯后的物料转入成品调制釜,按需加入稳定剂、消泡剂等助剂(添加量≤0.5%,精准称量),搅拌混合 30~120min;
· 调节产品粘度、固含量、pH 值等指标至设定范围,取样检测。
2. 成品全面检测
· 检测项目:
i. 基础指标:纯度、水分、固含量、粘度、酸度 / 碱度、密度;
ii. 关键指标:金属杂质(ICP-MS 检测)、颗粒度(激光粒度仪检测)、功能性指标(如蚀刻速率、光刻分辨率、附着力等,根据产品用途设定);
iii. 安全环保指标:VOCs 含量、腐蚀性、易燃性。
· 检测标准:符合国际电子工业标准(如 SEMICON 标准)、行业标准及企业内控标准;
· 判定规则:所有检测项目合格后,判定为合格成品;不合格产品需返工(如重新提纯)或报废,严禁流入市场。
(六)洁净包装与仓储阶段
1. 包装前准备
· 包装容器(如 PTFE 瓶、HDPE 桶、石英瓶)经清洗(用高纯溶剂超声清洗 30min)→ 烘干(120℃,2h)→ 洁净冷却(Class 100 洁净区)处理,确保无杂质、无水分残留;
· 包装环境需为 Class 100/1000 洁净车间,控制温度 20~25℃、湿度 40%~60%。
2. 精准包装与标识
· 采用洁净灌装设备(如蠕动泵、计量灌装枪)将成品定量灌装至包装容器,灌装误差≤±1%;
· 灌装后立即密封(带防拆封口),粘贴标签,标签内容包括:产品名称、规格、批次号、生产日期、保质期、纯度指标、安全警示、生产厂家信息。
3. 成品仓储
· 成品入库前核对批次、数量、检测报告,确认无误后登记入库;
· 仓储条件:常温(0~30℃)或低温(2~8℃,根据产品稳定性要求)、干燥、通风、避光,远离火源、氧化剂及腐蚀性物质;
· 分区存放,不同批次、不同规格产品隔离,设置明显标识;
· 定期巡检,记录仓储环境参数,确保产品在保质期内性能稳定。
(七)环保与安全处置阶段
1. 废气处理
· 生产过程中产生的废气(如 VOCs、酸性气体、碱性气体)经收集系统(通风橱、管道)导入处理设备:
· 酸性废气:通过碱液吸收塔(NaOH 溶液,浓度 5%~10%)吸收;
· 碱性废气:通过酸液吸收塔(H₂SO₄溶液,浓度 5%~10%)吸收;
· VOCs 废气:经活性炭吸附、催化燃烧或冷凝回收处理,达标后排放(符合 GB 37822-2019 标准)。
