除酸 AMC 離子交換化學濾網
產品概述
關鍵規格
- 目標氣體
- 強酸：氟化氫 HF、鹽酸 HCl、硝酸 HNO₃、氫溴酸 HBr、硫酸 H₂SO₄、二氧化硫 SO₂；弱酸：醋酸、蟻酸、亞硝酸 HNO₂。刻意不處理：氨與胺類、氮氧化物 NOx、揮發性有機物與酯類、臭氧、氯氣、有機磷摻雜劑
- 去除效率
- 初期 SO₂ 去除效率：複合摺式 128 mm 與發泡體 97.4%；複合摺式 68 mm ≥ 95%
- 結構形式
- 複合摺式（樹脂顆粒嵌入纖維結構後打摺）／發泡體（樹脂球固定於開孔聚氨酯發泡體）
- 最高使用溫度
- 建議運轉溫度 ≤ 40°C
規格總表
- 吸附材
- 聚苯乙烯／二乙烯苯多孔聚合物，末端陰離子官能化；骨架惰性、無吸附孔、不含水性酸液含浸
- 結構形式
- 複合摺式（樹脂顆粒嵌入纖維結構後打摺）／發泡體（樹脂球固定於開孔聚氨酯發泡體）
- 外框
- 陽極處理鋁
- 目標氣體
- 強酸：氟化氫 HF、鹽酸 HCl、硝酸 HNO₃、氫溴酸 HBr、硫酸 H₂SO₄、二氧化硫 SO₂；弱酸：醋酸、蟻酸、亞硝酸 HNO₂。刻意不處理：氨與胺類、氮氧化物 NOx、揮發性有機物與酯類、臭氧、氯氣、有機磷摻雜劑
- 填充量
- 體積交換容量約為含浸活性碳的 4 倍（當量／公升）
- 去除效率
- 初期 SO₂ 去除效率：複合摺式 128 mm 與發泡體 97.4%；複合摺式 68 mm ≥ 95%
- 最高使用溫度
- 建議運轉溫度 ≤ 40°C
- 最高相對濕度
- 建議相對濕度 30～60%
- 認證
- 二次排放：無 —— 不儲存氮氧化物，不因 pH 下降釋出弱酸，不因酯類裂解釋出醋酸
複合摺式規格
| 厚度 | 外框尺寸 高×寬 | 濾材面積 | 吸附劑淨重 | 總重 | 額定風量 | 額定壓損 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 68 mm | 800×485 mm | 4.75 m² | 2.68 kg | 4.16 kg | 1,000 m³/h | 12.9 Pa |
| 68 mm | 742×742 mm | 7.04 m² | 3.77 kg | 5.85 kg | 1,420 m³/h | 12.9 Pa |
| 68 mm | 800×690 mm | 7.04 m² | 3.77 kg | 5.85 kg | 1,420 m³/h | 12.9 Pa |
| 128 mm | 800×485 mm | 9.51 m² | 5.25 kg | 8.23 kg | 1,000 m³/h | 19.8 Pa |
| 128 mm | 742×742 mm | 13.98 m² | 7.53 kg | 11.69 kg | 1,420 m³/h | 19.8 Pa |
| 128 mm | 800×690 mm | 13.98 m² | 7.53 kg | 11.69 kg | 1,420 m³/h | 19.8 Pa |
發泡體規格
| 厚度 | 外框尺寸 高×寬 | 吸附劑淨重 | 總重 | 額定風量 | 額定壓損 |
|---|---|---|---|---|---|
| 48 mm | 800×690 mm | 3.37 kg | 5.06 kg | 1,420 m³/h | 20.8 Pa |
| 48 mm | 800×485 mm | 2.38 kg | 3.57 kg | 1,000 m³/h | 20.8 Pa |
| 68 mm | 800×690 mm | 4.96 kg | 7.53 kg | 1,420 m³/h | 31.6 Pa |
| 68 mm | 800×485 mm | 3.47 kg | 5.35 kg | 1,000 m³/h | 31.6 Pa |
| 88 mm | 800×690 mm | 6.64 kg | 12.00 kg | 1,420 m³/h | 42.5 Pa |
| 88 mm | 800×485 mm | 4.66 kg | 8.43 kg | 1,000 m³/h | 42.5 Pa |
額定風量對應的迎風面速皆為 0.71 m/s。非標準尺寸與其他厚度依現場條件製作。
詳細說明
酸性 AMC 為什麼要跟活性碳分開處理
會在半導體製程造成缺陷的酸，幾乎都是 H-X 型的質子酸（能釋出氫離子的酸），路易士酸在實務上可以忽略。它們的共同特徵是反應性強、會腐蝕、會跟鹼反應生成鹽類結晶，而且解離常數低 —— 也就是酸性強。 真正麻煩的是「酸前驅物」：本身不是酸，但吸附水氣後會在表面變成酸。 - 二氧化硫遇水生成亞硫酸，再氧化成硫酸。反應快、酸性強，是最活躍的前驅物。 - 二氧化氮遇水生成亞硝酸與硝酸，效率較低但持續發生。 - PGMEA（黃光區最常用的溶劑）水解出 PGME 與醋酸，屬於潛伏型前驅物 —— 可能在濾網內部才發作。 要注意的是，硫化氫與氮氧化物本身並不是酸。把它們算進「總酸量」會讓判斷失焦：真正要問的是「這個製程、這台機器怕的是哪一支酸」，而不是「衝擊瓶裡能驗出多少陰離子」。 濃度來源也常被誤解。外氣裡的酸濃度其實很低，前驅物濃度整體也在下降（火山活動與生質燃燒是例外）；廠區周邊可能因為煙囪排放而偏高。但真正的大宗來源在廠內：濕蝕刻的氫鹵酸、乾蝕刻的含氮化合物，以及黃光區的酯類溶劑。兩種濾材的機制差異
活性碳是微孔碳材，原料多半是天然有機物或煤，本身不是純淨惰性的石墨結構。含浸型活性碳是把藥劑載在孔隙裡，孔隙只扮演載體。這帶來三個必然的副作用： - 必然發生物理吸附，揮發性有機物與酯類一定會被吸進去 - 表面必然發生氧化還原反應，氮氧化物會被轉化並儲存下來 - 吸附是可逆的，強酸進來會把先前吸附的弱酸置換出來，pH 下降時特別明顯 離子交換樹脂是聚苯乙烯／二乙烯苯的多孔聚合物，末端接上陰離子官能基。骨架本身乾淨且惰性，官能基分布均勻 —— 不像含浸碳是把藥劑塗在孔壁上，濃度隨孔徑而異。特性剛好相反： - 沒有吸附孔，不會物理吸附酯類與揮發性有機物 - 孔隙與吸附系統內不發生氧化還原，不儲存氮氧化物 - 酸與官能基是化學鍵結，不會因為環境變化被釋放回氣流選擇性換來什麼
換成離子交換樹脂後，各防護目標的表現位移
同一組目標物在兩種濾材上的相對效能（0–100）
酸類目標往上走，非目標物整排掉到底——這不是缺陷而是設計意圖。活性碳的孔隙誰都收，容量被有機物與氮氧化物分掉；離子交換樹脂只有陰離子官能基會反應，容量全部留給酸。代價是氨、氯氣、臭氧、有機磷摻雜劑這些完全不處理，需要同時控這些的場合仍要搭活性碳。
壽命實證
服役 60 個月的強酸去除效率
FFU 用離子交換濾網，以強酸混合氣測試
五年下來效率只掉 8.5 個百分點，靠的是「不該吸的都不吸」。同一段時間內活性碳的容量已經被有機物與氮氧化物佔走大半，對酸的殘餘容量所剩無幾。現場對應的成績是氟化氫維持在無塵室目標值的三分之一以下，副產物三氟化硼帶來的硼濃度也只有目標值的一半。
濾材結構：複合摺式與發泡體怎麼選
同樣是離子交換樹脂，載體結構不同，壓損與壽命會走向兩個相反的方向。這一節的兩張圖要對照著看，單看一張都會選錯。 壓損：摺式把濾材攤開成好幾平方公尺的有效面積，氣流實際通過的速度遠低於迎風面速；發泡體是平板，迎風面積就是框體面積。五種濾材規格的初期壓損
同一把面速刻度，三個工作點：0.5 / 0.71（額定）／1.0 m/s
同樣是 68 mm 厚，複合摺式的壓損只有發泡體的四成——摺式把濾材面積攤開到 7.1 m²，發泡體是平板、迎風面積就是框體面積。所以「厚度」不能單獨拿來比壓損，要連結構一起看。反過來說發泡體換來的是單位體積吸附劑更多，壽命較長，這是同一組取捨的兩端。面速每增加四成，壓損大約上升六成，所以選型時把面速壓下來（用大一號的框體）往往比換濾材更省風機電力。
五種濾材規格的壽命，以累積劑量表示
橫軸為累積 SO₂ 劑量；兩種結構的原始試驗濃度不同，換算成劑量才可比較
把天數換成劑量（濃度 × 時間）之後，兩種結構才站在同一把尺上——這也是 IRDS 對 AMC 的立場：沒有臨界濃度，只有劑量。換算回現場：在 10 ppbv 的環境下，複合摺式 128 mm 約可撐 871 天，發泡體 88 mm 約 1,290 天。跟壓損那張圖對照著看就是完整的取捨：同樣 68 mm，複合摺式壓損只有四成但壽命也只有一半，因為發泡體單位體積裝得下更多吸附劑。風機電力吃緊就選摺式，換材工時貴就選發泡體。
案例一：晶圓傳送機台 FFU（28 個月）
同一座廠、同一段氣流，把兩種濾材各裝一批，28 個月後拆下來做濾材分析與效率複驗。服役 28 個月後，濾材累積了什麼
晶圓傳送機台 FFU 濾網拆卸分析，單位公克
活性碳吃下的東西有 87% 跟酸無關——有機物與氮氧化物先把孔隙佔滿，真正留給酸的容量只剩 26 公克。離子交換樹脂沒有吸附孔，只有陰離子官能基會反應，所以總負載只有十分之一，其中四分之三是酸。這就是同樣尺寸、同樣風量下壽命差距的來源：不是吸得比較多，是沒把容量浪費在不該吸的東西上。
濃度突波前後的效率落差
已服役 28 個月的濾網，二氧化硫進氣濃度 20 ppbv
突波是化學濾網真正的考驗——製程洩漏、鄰廠排放、季節性外氣惡化，濃度可能在幾小時內跳升一個數量級。活性碳在突波下掉了 18.8 個百分點，因為孔隙裡原本吸附的物質會被更強的酸置換出來，效率是「兩頭失血」；離子交換是化學鍵結、不存在置換釋出的機制，只掉 13.5 個百分點 —— 突波之後的 66.3% 幾乎追平活性碳突波之前的 70.2%。
案例二：塗佈顯影機進氣（5 年）
五年後，濾網是在吸醋酸還是在吐醋酸
塗佈顯影機溫濕度控制進氣濾網，醋酸進氣濃度 4 ppbv
活性碳把製程用的 PGMEA 溶劑吸進孔隙後，長期在濕熱環境下水解，裂解出醋酸再釋放到下游——濾網從防線變成排放源，量測到淨排放 4.14 ppbv，直接侵蝕溫控設備的熱交換器。用清淨空氣吹掃五小時只能把釋放量壓到 0.51 ppbv，代表醋酸不是表面殘留而是持續生成。離子交換樹脂沒有吸附孔、不吸酯類，也就沒有可裂解的儲存物，五年後仍在淨去除。
案例三：光罩與裸光罩儲存櫃
光罩儲存櫃的酸濃度餘裕與六年後的殘餘效率
上：裸光罩櫃服役 3 年的濃度量測；下：光罩櫃服役 6 年的效率
裸光罩沒有匣盒保護，表面一旦生成硫酸銨或醋酸鹽結晶就直接影響曝光成像，管制值訂在 200 pptv 這個等級。濾網下游量到低於定量極限，代表餘裕不是「剛好合格」而是量不到。另一座服役六年的光罩櫃濾網對二氧化硫仍有 88.1%、對醋酸 78.2% —— 弱酸的衰減比強酸快是預期行為，因為弱酸與官能基的鍵結較弱，會被後到的強酸置換，換材週期要以弱酸為準。
案例四：外氣機組的冬季二氧化硫
外氣機組濾網：累積了什麼，撐了多久
上：拆卸後的負載成分佔比／下：已服役年數對應的殘餘效率
離子交換濾網服役八年後剩 49.4%，單看比不過活性碳零點五年的 90.2%——但那是十六倍的時間。上排解釋了原因：活性碳的負載有四成三到四成六是有機物，冬季二氧化硫還沒開始入侵，容量就先被施工期柴油廢氣與外氣中的揮發性有機物吃掉；離子交換完全不吸有機物，負載幾乎全是酸鹽，容量從第一天到第八年都只花在酸上。選型時要看的是「在你的換材週期內效率夠不夠」，不是「新品當下誰高」。反過來說，若現場同時要壓有機物與氮氧化物，離子交換單獨用是不夠的。
