O型环(O-ring)是最常见的密封材料之一,在各个不同的产业领域之中都会看到其踪迹。 O-ring使用的材质多达数十种以上,以便适于在各种高温、酸性及高压等复杂环境下被安全使用,避免外泄造成设备故障,甚至人员受伤。
O-ring除了随着使用时间会老化、破损、弹性疲乏而失去密封效果以外,另外还有一个比较容易被忽视的问题就是其内部不纯物元素可能会被逐渐释出,尤其在半导体产业,任何不纯物元素在机台内被释出,都是一个重大的问题,影响到产品的品质及良率。但O-ring因其体积小,成为了最容易被忽视的污染源之一,然而一个机台用的O-ring却可能多达数十个以上,其风险不容小觑。所以最安全及保险方式就是对O-ring进行分析,确保品质无虑之后再进行安装与使用。
针对 O-ring 的不纯物检测,主要目的是确认 O-ring 材料内是否存在可能对生产过程或产品品质产生负面影响的杂质,尤其是在高要求的产业如半导体、制药等领域。不纯物检测有以下几个重要好处:
1. 避免污染产品
O-ring 材料中的不纯物元素(如金属、挥发性有机化合物等)可能会在设备运行时逐渐释出,污染制造环境或产品。在半导体制程中,微量的不纯物就可能影响产品的电性能和良率。不纯物检测可确保 O-ring 中没有有害的元素释出,避免产品受到污染。
2. 提高制程稳定性
半导体设备对制程中的纯净度有极高要求,释出的不纯物可能导致机台的异常操作或设备故障,影响生产效率。通过检测 O-ring 的不纯物含量,可以减少这类风险,提升整体制程的稳定性。
3. 确保设备可靠性
O-ring 材料中的不纯物可能与机台内部的化学品或气体发生反应,导致腐蚀或磨损,影响设备寿命。检测可以提前发现这些潜在的问题,确保使用过程中设备的可靠性。
4. 符合行业标准
许多高科技产业有严格的材料纯度要求,不纯物检测可以确保 O-ring 符合相关标准,避免不合格材料影响产品和品牌声誉。
5. 预防性品质控制
在安装前进行不纯物检测可以作为品质保证的一部分,降低未来发生设备或产品问题的风险,减少停机维修成本及潜在的品质损失。
要检测O-ring释出不纯物,目前侦测能力最好且可同时侦测多种元素的仪器非ICP-MS莫属。而O-ring要分析前需要进行适当的前处理措施,以下将介绍三种前处理方式:
1. 表面不纯物分析: 只分析O-ring表面微污染物。
2. 溶出物分析: 将O-ring浸泡于化学品中,O-ring内部不纯物将随时间逐渐溶出,最后进行浸泡液分析,得到溶出量及溶出率。
3. 微波消化分析: 取O-ring进行微波消化作业,将样品溶解于消化液中,得到O-ring不纯物含量。
作业流程可分为两个部分:
1. 前处理:O-ring前处理部分全程使用PFA夹子夹取O-ring,避免二次污染,
接着依据分析目的选择不同前处理方式取得待测溶液;
2. ICP-MS分析:将处理好的待测溶液,依照标准程序进行ICP-MS分析
最终可产出完整的数据报告,供客户参照;以下为溶出物分析范例:
元素 | ||
钠 | 24.2 | 3.5 |
镁 | 6385.9 | 2.6 |
铝 | 17.1 | 9.5 |
钾 | 38.5 | 2.4 |
钙 | 3537.2 | 73.2 |
铁 | 32.78 | 22.7 |
锌 | 16.19 | 660.9 |
钡 | 3.82 | 4.97 |
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