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當前(qián)位(wèi)置(zhì):首(shǒu)頁 > 技(jì)術(shù)文(wén)章(zhāng) > 探討(tǎo)潔淨(jìng)室(shì)技(jì)術應(yīng)用的幾個(gè)熱點問題
潔淨室(shì)的氣流速度/換氣次(cì)數(shù),一直是潔(jié)淨室設計(jì)中受(shòu)到(dào)關(guān)注的問題,隨著(zhuó)潔(jié)淨室汙染源的(dí)控(kòng)製效(xiào)果增加(jiā)及(jí)末(mò)級(jí)過濾(lǜ)器(qì)效率的提高等,對(duì)有(yǒu)關(guān)規範,導則(zé)等提(tí)出的(dí)推薦(jiàn)或參考值(zhí)是否偏於(yú)保守,已有(yǒu)不(bù)少(shǎo)討論。FFU在(zài)應用中(zhōng)人們(mén)擔心的(dí)噪音,損(sǔn)壞(huài)維修等問(wèn)題(tí)已(yǐ)在實(shí)踐中得到解決,隨著FFU的(dí)不(bù)斷(duàn)改進,對是否采用FFU回風(fēng)係統也是(shì)個熱(rè)點:懸浮分(fēn)子(zǐ)汙染(rǎn)(AMC)的控(kòng)製(zhì)在微電子及IC工業(yè)中已(yǐ)日益提到日程上來,受(shòu)到關注。
一(yī),氣流速度(dù)
1,有(yǒu)關(guān)推(tuī)薦(jiàn)或參考(kǎo)值的(dí)應用(yòng)
潔淨(jìng)室內(nèi)一(yī)定潔淨(jìng)度下(xià)氣流(liú)速(sù)度的確定,隨潔淨室用(yòng)途(tú)等(děng)具(jù)體(tǐ)情況而異(yì),它不僅(jǐn)受室(shì)內發塵(chén)量(liáng)及(jí)過(guò)濾器效(xiào)率(shuài)還(huán)受其(qí)他因(yīn)素影(yǐng)響,就工業潔淨(jìng)室而言,影響潔淨(jìng)度(dù)及選(xuǎn)擇氣流(liú)速(sù)度(dù)的(dí)因(yīn)素(sù)主(zhǔ)要是(shì):
(1)室(shì)內汙染(rǎn)源:建(jiàn)築(zhù)物組(zǔ)件(jiàn),人(rén)員數量及操(cāo)作(zuò)活動(dòng),工(gōng)藝設備(bèi),工藝材料(liào)及工藝(yì)加工(gōng)本身等都是(shì)塵(chén)粒釋放源(yuán),根(gēn)據(jù)具體情(qíng)況(kuàng)而(ér)異(yì),變化很(hěn)大(dà);
(2)室內(nèi)氣流(liú)流型(xíng)及分布(bù):單(dān)向流要求均匀(yún),平(píng)等的(dí)流綫,但會受到工藝設備(bèi)布置(zhì)和位置變(biàn)動及(jí)人員活(huó)動情(qíng)況等的幹擾形(xíng)成局(jú)部渦(wō)流;而非單(dān)向(xiàng)流要(yào)求充混合,避免死角及溫(wēn)度(dù)分(fēn)層(céng);
(3)自淨時(shí)間(恢復(fù)時間)的控製要(yào)求(qiú):潔淨室(shì)中事(shì)故(gù)釋(shì)放或帶入(rù)汙(wū)染(rǎn)物或空氣氣流的中斷或正常操作(zuò)時(shí)的(dí)間(jiān)歇性(xìng)對流(liú)氣流(liú)或人及設備的(dí)移動(dòng)等都會造成潔(jié)淨(jìng)度(dù)的惡化,恢復(fù)到(dào)原來潔(jié)淨度(dù)的自(zì)淨時(shí)間決定於(yú)氣流(liú)速度(dù);對(duì)自(zì)淨(jìng)時間的控(kòng)製要求取(qǔ)決(jué)於此(cǐ)時間框架內(惡化的(dí)潔淨(jìng)度(dù)下(xià)),對產品生產的(dí)質量(liáng)及成品(pǐn)率影響(xiǎng)的承(chéng)受能(néng)力(lì);
(4)末級過(guò)濾(lǜ)器的(dí)效率(shuài):在一定(dìng)的室(shì)內(nèi)發塵量下,可采(cǎi)用(yòng)較率的(dí)過(guò)濾(lǜ)器以降低(dī)氣流(liú)速度(dù);為(wéi)節能(néng)應考慮(lǜ)采(cǎi)用(yòng)較率(shuài)的過濾器,並降低(dī)氣(qì)流速度(dù),或采(cǎi)用較低效率的過(guò)濾器(qì)並采用較(jiào)高(gāo)的氣流速(sù)度,以求(qiú)流量(liáng)與阻(zǔ)力(lì)的(dí)乘積zui小;
(5)經濟性考慮(lǜ):過大(dà)的氣(qì)流速度(dù)造成投資及(jí)運行費用的(dí)增加(jiā),合適的氣流速(sù)度(dù)為(wéi)以(yǐ)上諸因素合(hé)理的綜合,過大往(wǎng)往不必(bì)要(yào),亦不(bù)一定有(yǒu)效果;
(6)對(duì)潔(jié)淨度(dù)要求低的潔淨室,有時(shí)換氣次數(shù)決定(dìng)於(yú)室內排熱的(dí)要求。
以(yǐ)上因素,皆很(hěn)難量(liáng)化(huà),隻(zhī)能分析(xī)對比並(bìng)估計(jì)。因此(cǐ)在工程(chéng)應用中,對潔(jié)淨室(shì)的(dí)氣流速度往(wǎng)往參照有關規(guī)範(fàn),導(dǎo)則等的推薦(jiàn)或(huò)參考(kǎo)值(zhí),再按具體(tǐ)情況(kuàng)估(gū)計以(yǐ)上各影(yǐng)響因(yīn)素進(jìn)行(háng)綜合(hé)考慮後確定。
氣(qì)流速度用於單向(xiàng)流潔(jié)淨(jìng)室(shì);非(fēi)單(dān)向(xiàng)流潔淨(jìng)室宜(yí)用(yòng)換氣次(cì)數,因為其氣(qì)流速度(dù)難於(yú)測(cè)準;亦(yì)有用(yòng)末級過濾滿(mǎn)布率來(lái)反映(yìng)的,可用於(yú)各種氣(qì)流流(liú)型(xíng)的潔(jié)淨(jìng)室,一般滿布率(shuài)100%相(xiāng)對(duì)於流(liú)速0.5m/s(100fpm),25%相(xiāng)對於(yú)0.125m/s(25fpm)。
注(zhù):
1,ISO14644-4對於氣(qì)流(liú)速度/換(huàn)氣(qì)次(cì)數是明確(què)作(zuò)為參考資(zī)料的,表(biǎo)中(zhōng)所(suǒ)列(liè)僅(jǐn)適用於微電子(zǐ)及IC工廠;對製藥(yào)廠隻列(liè)ISO5級(jí)氣流速度(dù)>0.2m/s,對ISO6~8級皆未(wèi)列出(chū)參考值;
2,(M)指混合流(liú),N指(zhǐ)非(fēi)單向(xiàng)流(liú),*指(zhǐ)對(duì)汙(wū)染源(yuán)已采取(qǔ)有(yǒu)效的隔離措施的潔淨(jìng)區。如(rú)ISO/DIS14664-4提(tí)出(chū)的數值(zhí)皆明(míng)確適用於那(nà)類(lèi)潔(jié)淨室(shì)的。IEST的(dí)推薦值亦是被一(yī)些機(jī)構(gòu)認為(wéi)僅適(shì)用(yòng)於半(bàn)導(dǎo)體(tǐ)工廠(chǎng)。由於具(jù)體情況變(biàn)化較大(dà),有(yǒu)的經驗值可能已不適(shì)合(hé)當(dāng)前(qián)的室內塵(chén)源(yuán)控(kòng)製措(cuò)施及過(guò)濾器效率提高(gāo)的(dí)情(qíng)況(kuàng)。
3,對(duì)有(yǒu)關(guān)推(tuī)薦(jiàn)或(huò)參(cān)考(kǎo)值(zhí)的討論
近年來(lái)不少人通(tōng)過實驗認(rèn)為(wéi)這些推(tuī)薦或參考(kǎo)值(zhí)過於(yú)保守(shǒu),其論(lùn)點(diǎn)可(kě)歸(guī)納為:
(1)潔淨(jìng)室(shì)內(nèi)氣流的橫向(xiàng)擴(kuò)散(sàn)隻在(zài)甚低的流速下才有可能,單(dān)向流(liú)在合(hé)理的氣流組(zǔ)織下(xià),流速0.05~0.1m/s就足(zú)夠(gòu)帶走(zǒu)汙染物(wù),在(zài)此流速下亞(yà)微米粒(lì)子的(dí)擴散(sàn)性能遠(yuǎn)低(dī)於(yú)對流性能(néng);而大(dà)於0.36m/s的氣流速度反而易(yì)千百萬渦流,引(yǐn)起汙染物(wù)的再(zài)卷入。因(yīn)此,潔淨室的(dí)理(lǐ)想自(zì)淨時間Tr=體積/流率(shuài),到(dào)一定值後(hòu)由(yóu)於汙染物的(dí)再卷(juàn)入,再增大氣(qì)流速(sù)度,實(shí)際(jì)的(dí)Tr並不再有明顯(xiǎn)的減(jiǎn)少(shǎo);
(2)末級(jí)過(guò)濾器的效率對(duì)潔淨度(dù)的影(yǐng)響(xiǎng)是值得起注(zhù)意(yì)的。有的氣(qì)流速度/換氣(qì)次(cì)數推(tuī)薦(jiàn)或參(cān)考值(zhí)對(duì)末級(jí)過(guò)濾器(qì)效率提高的因(yīn)素(sù)往(wǎng)往沒作考(kǎo)慮。當前HEPA/ULPA的(dí)效率從99.67%,99.99%,99.999%,99.9995%直(zhí)至8個9以(yǐ)上都(dū)可(kě)選擇。其(qí)效率(shuài)對氣流(liú)速度的影響(xiǎng)除(chú)以上已(yǐ)提(tí)及外,以下方麵亦(yì)值(zhí)得引(yǐn)起(qǐ)注意,在(zài)非單向(xiàng)流情(qíng)況下(xià),按衡釋(shì)原理的潔(jié)淨室內含塵濃度穩(wěn)定(dìng)公(gōng)式(shì)可(kě)以(yǐ)得(dé)出:
(a)室內發塵(chén)量(liáng)較(jiào)高時,末(mò)級過濾器(qì)效(xiào)率(shuài)的(dí)變(biàn)化(huà)對潔(jié)淨度(dù)影(yǐng)響甚微,因(yīn)此在這(zhè)種情況(kuàng)下,過(guò)高(gāo)的過濾效率是無必(bì)要的(dí);
(b)室(shì)內(nèi)發生塵(chén)量較低(dī)的情(qíng)況下,采(cǎi)用(yòng)低(dī)的(dí)氣(qì)流(liú)速度下,末級過濾器(qì)效率的(dí)變速器(qì)變(biàn)化(huà),對潔淨度(dù)的影(yǐng)響增(zēng)大。
有(yǒu)關數據:
新(xīn)風(fēng)進末(mò)過濾(lǜ)器前的含塵(chén)濃度1.75×106個(gè)/m3
室內發(fā)生量:G1=350個/m3.min G2=3500個/m3.min G3=35000個/m3.min G4=350000個(gè)/m3.min
新(xīn)風(fēng)量對於全(quán)空氣量的比(bǐ)率0.03。
當前有的(dí)IC工(gōng)廠其ISO5級(jí)(0.3μm)的潔淨室,采用(yòng)FFU係(xì)統,帶(dài)ULPA(99.9995%,0.12μm),出口(kǒu)風速為(wéi)0.38m/s,其(qí)滿(mǎn)布(bù)率為25%,這(zhè)樣(yàng)室(shì)內平均(jūn)氣流速(sù)度為0.095m/s,在各有關推薦或參考(kǎo)值的(dí)下限下。此潔(jié)淨(jìng)室的工藝(yì)加工(gōng)在微(wēi)環(huán)境內(nèi)潔(jié)淨(jìng)室(shì)內(nèi)的人員(yuán)亦較少(shǎo),可以認(rèn)為(wéi)潔淨(jìng)室(shì)內發(fā)生較低(dī),這種情況(kuàng)下(xià)采(cǎi)用(yòng)低(dī)的氣(qì)流速(sù)度可能是(shì)可取(qǔ)的(dí)。
據報(bào)道(dào),目前(qián)IEST對潔淨(jìng)室內氣流(liú)速度推薦(jiàn)值的下(xià)限有(yǒu)所降(jiàng)低(dī),如:≤ISO5級:氣流速(sù)度(dù)0.2~0.5m/s; ISO6級或5級(非單向(xiàng)流);換(huàn)氣次數(shù)>200次/h; ISO7級:換氣次數20~200次(cì)/h; ISO8級(jí):換(huàn)氣(qì)次(cì)數(shù)2~20次/h。
二,FFU係(xì)統的(dí)應(yīng)用
1,當前FFU的(dí)情(qíng)況
FFU在使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)及維(wéi)護(hù)上已經實(shí)踐證明無(wú)可擔心。當(dāng)前其(qí)改進主要是:
(1)采取均(jūn)流及減少(shǎo)噪音的(dí)措(cuò)施,噪音可在(zài)50db以內;
(2)電動機采(cǎi)用(yòng)DC/EC(電子(zǐ)整流電機),以耗較原交(jiāo)流電機(jī)節約(yuē)近50%,因(yīn)為(wéi)小風(fēng)機所(suǒ)用小容量(功(gōng)率(shuài)<1/2HP)的交流電機,一(yī)般皆(jiē)為電容分相式(shì)或(huò)隱極式,其(qí)效率(shuài)僅(jǐn)40%左(zuǒ)右(yòu),而(ér)DC/EC電機(jī)的(dí)效率(shuài)可達(dá)75~80%;在調速(sù)控製(zhì)上(shàng)可(kě)每台單(dān)獨(dú)的以(yǐ)過(guò)濾器降壓(yā)進行控製以(yǐ)節約(yuē)能(néng)耗(hào),但目(mù)前(qián)投(tóu)資回收(shōu)期尚長(cháng)而(ér)未廣(guǎng)泛采(cǎi)用,一(yī)般常(cháng)用分組群控(kòng)或全部群控;
(3)但FF瓣(bàn)出口(kǒu)靜壓不能(néng)過(guò)大(dà),一(yī)般采(cǎi)用(yòng)出口(kǒu)風(fēng)速成(chéng)0.38m/s,此時(shí)其靜(jìng)壓(yā)一般在250Pa以內。
2,FFU回(huí)風(fēng)係統與(yǔ)其(qí)他(tā)方(fāng)式(shì)相(xiāng)比的優(yōu)點(diǎn)
2.1一(yī)般(bān)評(píng)價
優(yōu)點:
(1)靈活性(xìng)大,便於改造;
(2)占用建築物空間較(jiào)少;
(3)潔(jié)淨室(shì)內(nèi)空氣壓力(lì)大於回(huí)風靜壓室,排(pái)除(chú)靜壓室(shì)對潔(jié)淨室汙(wū)染(rǎn)的(dí)可能性(xìng)。
缺點(diǎn):
(1)要(yào)求(qiú)回風(fēng)道(dào)全(quán)部阻力(包括多孔(kǒng)地板,格柵(zhà)及風(fēng)道(dào)),幹(gān)表冷器阻(zǔ)力及末級(jí)過(guò)濾(lǜ)器(qì)的阻力(在初阻(zǔ)力時),總(zǒng)共應控製(zhì)在(zài)165Pa左右(yòu),以滿(mǎn)足運(yùn)行(háng)時zui大阻力(lì)在(zài)250Pa以內。因(yīn)此幹表冷(lěng)器(qì)的(dí)傳熱麵(miàn)積(jī)要(yào)較大,回風道尺寸(cùn)亦(yì)要(yào)較大,多孔地板及格(gé)柵等(děng)的阻力要(yào)小(xiǎo),一般作(zuò)法是:控(kòng)製幹表(biǎo)冷器阻(zǔ)力在(zài)50Pa左右,回風道(dào)阻力在15Pa以內,否(fǒu)則就需要(yào)再增(zēng)設(shè)加(jiā)壓風(fēng)機係(xì)統(tǒng),這(zhè)就是(shì)降低(dī)了FFU係統的(dí)綜合優點;
(2)采(cǎi)用(yòng)DC/EC電(diàn)機(jī)後(hòu),單(dān)位風量(liáng)的能耗(hào)可能比(bǐ)當前(qián)一(yī)般(bān)大(dà)型離心風機(jī)的集中(zhōng)係(xì)統為(wéi)低,但已(yǐ)有研究指(zhǐ)出,比采用改進(jìn)後的大型軸流風機(jī)的回風(fēng)係(xì)統的能耗還是要(yào)高。因此(cǐ)需要(yào)注意(yì)大型(xíng)軸(zhóu)流(liú)風(fēng)機的效(xiào)率提高及其係(xì)統的(dí)阻力降(jiàng)低的(dí)因(yīn)素;
(3)一(yī)般FFU係(xì)統(tǒng)由於單(dān)位(wèi)風量的(dí)能耗(hào)較大(dà),因此(cǐ)潔淨室的(dí)冷(lěng)負(fù)荷亦相應(yīng)增加。
2.2具體情況下的(dí)評價(jià)
(1)FFU用(yòng)於老建築(zhù)物改造成潔(jié)淨(jìng)室時(shí),其綜合經濟(jì)性一般(bān)往(wǎng)往可(kě)取;
(2)潔淨度要(yào)求嚴(yán)的(dí)潔淨室(shì),末級過(guò)濾器(qì)滿布率100%時,對大(dà)的係(xì)統采用FFU,當前(qián)還是(shì)不(bù)經(jīng)濟(jì)的(dí);對小(xiǎo)係(xì)統(tǒng)有(yǒu)意義(yì)作(zuò)具(jù)體比(bǐ)較;
(3)對潔淨(jìng)度(dù)要(yào)求(qiú)不甚(shèn)嚴的(dí)潔淨室(shì),末(mò)級過濾(lǜ)器滿(mǎn)布率(shuài)≤40%時(shí)對大係統(tǒng)綜(zōng)合(hé)經(jīng)濟(jì)性(xìng)往(wǎng)往(wǎng)相差(chà)不多(duō),但(dàn)對IC工廠而(ér)言FFU係統的靈活性(xìng)是(shì)重(zhòng)要(yào)的(dí),因此當前IC工廠對過濾(lǜ)器(qì)滿布(bù)率(shuài)≤40%時(shí),采(cǎi)用FFU係統已(yǐ)經普(pǔ)遍。