電子行業(yè)潔凈車間FFU的特點
電子行業(yè)潔凈室的特點
電子行業(yè)潔凈室除了要具有高效的凈化空氣特點和功能外，還需考慮以下幾點:
(1)氣流分布要求很均勻 潔凈空調(diào)室為維持室內(nèi)高潔凈度，必須去除室內(nèi)所產(chǎn)生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴格的要求。對于ISO3~IS06級(1~1000級) 的潔凈室車間目前采用上頂棚送風(fēng)、下地板回風(fēng)的垂直單向流氣流組織。對于ISO7~IS08級(10000 ~100000級)的潔凈室常采用上頂棚送風(fēng)、下側(cè)回風(fēng)口的非單向流氣流組織。
(2)恒溫恒濕控制精度高由于電子產(chǎn)品的制造工藝對溫、 濕度變化極為敏感，所以在潔凈室工藝區(qū)域的空氣參數(shù)須嚴格控制在極小的范圍內(nèi)。潔凈空調(diào)系統(tǒng)目前普遍采用了控制靈活、性能可靠的直接數(shù)字控制( Direct Digital Control, DDC)系統(tǒng)，當室內(nèi)空氣參數(shù)達不到設(shè)計要求時，可通過DDC控制系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)各閥門開大或關(guān)小。這樣就不至于使房間溫、濕度波動太大，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。
(3)新風(fēng)量大，換氣次數(shù)高 在電子產(chǎn)品制造過程中需使用有毒的化學(xué)品，會產(chǎn)生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室車間內(nèi)正壓和滿足衛(wèi)生條件，必須補充大量新風(fēng)。為了保持高潔凈度，潔凈室應(yīng)有較高的換氣次數(shù)，同時室內(nèi)的空氣流速不能太大，一般在0.4m/s以下。
(4)潔凈室車間空調(diào)冷負荷大但濕負荷很小，熱濕比值接近無限大電子行業(yè)的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護結(jié)構(gòu)的得熱量較小，但潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備的發(fā)熱量相當大，即全年需要排除室內(nèi)余熱量。如6in晶圓廠的單位面積耗電量約為1. 35kW/m2,而8in晶圓廠的單位面積耗電量則約達到了1. 9kW/m2。潔凈室內(nèi)一般無散濕源，工作人員也是密封在防塵服中。為了減少靜電現(xiàn)象，空氣不能太干燥，這就要求空調(diào)系統(tǒng)處理室內(nèi)回風(fēng)時不能是減濕過程。
5.8.2 FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)
是電子行業(yè)潔凈室凈化工程目前最常用的FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)示意圖。大循環(huán)量的回風(fēng)的冷卻由排數(shù)少、迎面風(fēng)速低、水溫為12~ 17C的換熱盤管承擔(dān)，回風(fēng)從回風(fēng)道到頂棚時經(jīng)換熱盤管除去濕熱。由于該換熱器的盤管溫度高于回風(fēng)的露點溫度，換熱器的表面沒有液體水析出，故稱其為干盤管(Dry Coil)。 室外新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)機組( Make-up Air Unit.MAU)、粗中效過濾、預(yù)熱、降焓、減濕、再熱、高效過濾后送人頂棚。模塊化小型FFU安裝在頂棚框架上，空氣由FFU的風(fēng)機加壓后經(jīng)過HEPA或ULPA過濾送入室內(nèi)。
FFU系統(tǒng)與其他方式相比有以下優(yōu)點:
(1)靈活性大，滿布率高 對IC工廠而言潔凈空調(diào)系統(tǒng)的靈活性是很重要的。如果車間內(nèi)潔凈度隨工藝變化面需作區(qū)域性調(diào)整時， 可通過改變FFU風(fēng)量或置換盲板來改變局部地區(qū)的潔凈度。當密集布滿時， 滿布率可達85. 5%。
(2) FFU上部頂棚為負壓，可起負壓密封作用 頂棚內(nèi)呈負壓，潔凈室內(nèi)空氣壓力大于頂棚內(nèi)空間的壓力。如果FFU與支架密封處有縫隙，負壓使得未經(jīng)高效過濾的空氣不能進人室內(nèi)，對保證潔凈室的潔凈度有利。 N W
(3) 風(fēng)系統(tǒng)阻力小，出風(fēng)口風(fēng)速低 FFU的迎風(fēng)面積較大，空氣流動阻力在50Pa左右;回風(fēng)道截面積大，回風(fēng)道阻力小于15Pa;多孔地板及隔柵等的阻力較小。回風(fēng)全部阻力(包括多孔地板、隔柵風(fēng)道)、FFU阻力及末級過濾器的阻力，總和小于250Pa。FFU出口風(fēng)速一般為0.38 ~0. 45m/s。
(4)單位風(fēng)量能耗低 采用FFU后不需要增設(shè)加 圖5-23 FFU 潔凈空調(diào)系統(tǒng)空氣壓風(fēng)機，不需專設(shè)機房，同時避免了送風(fēng)管路的阻力。處理過程當FFU采用DC/EC (電子整流)電動機時，電動機的效率可達75% ~ 80%，每臺可根據(jù)過濾器壓降進行調(diào)速控制以節(jié)約能耗。所以單位風(fēng)量的能耗般比 大型離心風(fēng)機的集中系統(tǒng)低。
FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程如圖5-23所示。室外新風(fēng)W經(jīng)新風(fēng)機組凈化、降溫、減濕、再熱處理后送入頂棚。為使?jié)崈羰业臏貪穸瓤刂频酶椒€(wěn)，通常將處理后的新風(fēng)調(diào)整到潔凈室的要求狀態(tài)N,由DDC實現(xiàn)凈化工程新風(fēng)的精確控制。由于新風(fēng)機組采用了噴淋潔凈水的噴淋段和再熱段，所以L點應(yīng)是新風(fēng)機器露點，位于N點的垂直下方。經(jīng)過安裝在回風(fēng)道上的FFU處理后的H狀態(tài)回風(fēng)在頂棚內(nèi)與經(jīng)過新風(fēng)機組處理的新風(fēng)混合，形成0狀態(tài)的送風(fēng)，再由FFU加壓過濾送人潔凈室內(nèi)。送人室內(nèi)的潔凈空氣吸收顯熱后變?yōu)槭覂?nèi)狀態(tài)N,一部分由工藝設(shè)備的排風(fēng)裝置排到室外，另一部分再經(jīng)FFU處理后回用。
電子行業(yè)潔凈室除了要具有高效的凈化空氣特點和功能外，還需考慮以下幾點:
(1)氣流分布要求很均勻 潔凈空調(diào)室為維持室內(nèi)高潔凈度，必須去除室內(nèi)所產(chǎn)生的微塵粒子，因此對氣流組織有嚴格的要求。對于ISO3~IS06級(1~1000級) 的潔凈室車間目前采用上頂棚送風(fēng)、下地板回風(fēng)的垂直單向流氣流組織。對于ISO7~IS08級(10000 ~100000級)的潔凈室常采用上頂棚送風(fēng)、下側(cè)回風(fēng)口的非單向流氣流組織。
(2)恒溫恒濕控制精度高由于電子產(chǎn)品的制造工藝對溫、 濕度變化極為敏感，所以在潔凈室工藝區(qū)域的空氣參數(shù)須嚴格控制在極小的范圍內(nèi)。潔凈空調(diào)系統(tǒng)目前普遍采用了控制靈活、性能可靠的直接數(shù)字控制( Direct Digital Control, DDC)系統(tǒng)，當室內(nèi)空氣參數(shù)達不到設(shè)計要求時，可通過DDC控制系統(tǒng)來自動調(diào)節(jié)各閥門開大或關(guān)小。這樣就不至于使房間溫、濕度波動太大，影響產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。
(3)新風(fēng)量大，換氣次數(shù)高 在電子產(chǎn)品制造過程中需使用有毒的化學(xué)品，會產(chǎn)生有毒的廢氣，必須排出室外。為保持潔凈室車間內(nèi)正壓和滿足衛(wèi)生條件，必須補充大量新風(fēng)。為了保持高潔凈度，潔凈室應(yīng)有較高的換氣次數(shù)，同時室內(nèi)的空氣流速不能太大，一般在0.4m/s以下。
(4)潔凈室車間空調(diào)冷負荷大但濕負荷很小，熱濕比值接近無限大電子行業(yè)的潔凈室一般都置于建筑物的中部，雖然通過圍護結(jié)構(gòu)的得熱量較小，但潔凈室內(nèi)工藝設(shè)備的發(fā)熱量相當大，即全年需要排除室內(nèi)余熱量。如6in晶圓廠的單位面積耗電量約為1. 35kW/m2,而8in晶圓廠的單位面積耗電量則約達到了1. 9kW/m2。潔凈室內(nèi)一般無散濕源，工作人員也是密封在防塵服中。為了減少靜電現(xiàn)象，空氣不能太干燥，這就要求空調(diào)系統(tǒng)處理室內(nèi)回風(fēng)時不能是減濕過程。
5.8.2 FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)
是電子行業(yè)潔凈室凈化工程目前最常用的FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)示意圖。大循環(huán)量的回風(fēng)的冷卻由排數(shù)少、迎面風(fēng)速低、水溫為12~ 17C的換熱盤管承擔(dān)，回風(fēng)從回風(fēng)道到頂棚時經(jīng)換熱盤管除去濕熱。由于該換熱器的盤管溫度高于回風(fēng)的露點溫度，換熱器的表面沒有液體水析出，故稱其為干盤管(Dry Coil)。 室外新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)機組( Make-up Air Unit.MAU)、粗中效過濾、預(yù)熱、降焓、減濕、再熱、高效過濾后送人頂棚。模塊化小型FFU安裝在頂棚框架上，空氣由FFU的風(fēng)機加壓后經(jīng)過HEPA或ULPA過濾送入室內(nèi)。
FFU系統(tǒng)與其他方式相比有以下優(yōu)點:
(1)靈活性大，滿布率高 對IC工廠而言潔凈空調(diào)系統(tǒng)的靈活性是很重要的。如果車間內(nèi)潔凈度隨工藝變化面需作區(qū)域性調(diào)整時， 可通過改變FFU風(fēng)量或置換盲板來改變局部地區(qū)的潔凈度。當密集布滿時， 滿布率可達85. 5%。
(2) FFU上部頂棚為負壓，可起負壓密封作用 頂棚內(nèi)呈負壓，潔凈室內(nèi)空氣壓力大于頂棚內(nèi)空間的壓力。如果FFU與支架密封處有縫隙，負壓使得未經(jīng)高效過濾的空氣不能進人室內(nèi)，對保證潔凈室的潔凈度有利。 N W
(3) 風(fēng)系統(tǒng)阻力小，出風(fēng)口風(fēng)速低 FFU的迎風(fēng)面積較大，空氣流動阻力在50Pa左右;回風(fēng)道截面積大，回風(fēng)道阻力小于15Pa;多孔地板及隔柵等的阻力較小。回風(fēng)全部阻力(包括多孔地板、隔柵風(fēng)道)、FFU阻力及末級過濾器的阻力，總和小于250Pa。FFU出口風(fēng)速一般為0.38 ~0. 45m/s。
(4)單位風(fēng)量能耗低 采用FFU后不需要增設(shè)加 圖5-23 FFU 潔凈空調(diào)系統(tǒng)空氣壓風(fēng)機，不需專設(shè)機房，同時避免了送風(fēng)管路的阻力。處理過程當FFU采用DC/EC (電子整流)電動機時，電動機的效率可達75% ~ 80%，每臺可根據(jù)過濾器壓降進行調(diào)速控制以節(jié)約能耗。所以單位風(fēng)量的能耗般比 大型離心風(fēng)機的集中系統(tǒng)低。
FFU潔凈空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程如圖5-23所示。室外新風(fēng)W經(jīng)新風(fēng)機組凈化、降溫、減濕、再熱處理后送入頂棚。為使?jié)崈羰业臏貪穸瓤刂频酶椒€(wěn)，通常將處理后的新風(fēng)調(diào)整到潔凈室的要求狀態(tài)N,由DDC實現(xiàn)凈化工程新風(fēng)的精確控制。由于新風(fēng)機組采用了噴淋潔凈水的噴淋段和再熱段，所以L點應(yīng)是新風(fēng)機器露點，位于N點的垂直下方。經(jīng)過安裝在回風(fēng)道上的FFU處理后的H狀態(tài)回風(fēng)在頂棚內(nèi)與經(jīng)過新風(fēng)機組處理的新風(fēng)混合，形成0狀態(tài)的送風(fēng)，再由FFU加壓過濾送人潔凈室內(nèi)。送人室內(nèi)的潔凈空氣吸收顯熱后變?yōu)槭覂?nèi)狀態(tài)N,一部分由工藝設(shè)備的排風(fēng)裝置排到室外，另一部分再經(jīng)FFU處理后回用。
