低成本无尘室的设计与施工.docx
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低成本无尘室的设计与施工
低成本无尘室的设计与施工
说到无尘室,一般都是与中央空调联系在一起。
很多聪敏的业务员在寻找客户厂房时,在厂房外面就可以判断“这家厂是否与自己有关?
” 依据就是“中央空调+封闭程度”。
对新业务员或者新入行的设计工程师,这种情况往往形成供需双方的遗憾!
空气净化的业内人士都知道,现在的行情比前些年是差远了,要想脱困唯有扩大净化技术的实际应用范围。
因此,站在客户的立场上;以尽量低的成本,配成其制程恰好需要的净化环境,是获取订单的重要条件。
介绍一种低成本无尘室的设计施工方法,供业内人士和有关行业用户参考。
一、低成本无尘室(乱流室)的应用范围
1. 主要是100㎡以下的实验室,分析化验室,帮定间,爆光间。
电子厂,食品饮料厂,制药厂的部分制程。
2. 最大使用面积限制:
600㎡以下。
3. 可靠的净化等级;老国标万级.拾万级。
ISO Class 7及以下。
4. 乱流室内没有或基本没有产尘设备。
二、常规设备
1. 风淋室(单吹至四吹自选,1~3吹要配粘尘垫)。
2. 传递窗。
机械连锁即可。
3. 新风净化机。
5人以上,8小时工作制必备。
4. 分体空调。
数量根据净化间面积和内部人数决定。
5. 加压风柜。
根据实际面积和内部人数可选择高效或中效加压风柜。
6. 高效送风口。
若是100㎡以下可选择高效加压风柜,不必配高效送风口,否则必配。
7. 初效过滤器。
可以在加压风柜内,也可以单独设置在回风口。
8. 净化循环风管。
三、材料与配置
1. 地面。
普通防腐地面;防静电地面。
根据无尘室内的技术要求和素地情况选择地面厚度。
2. 墙面。
可选择水泥墙面防尘处理;塑钢+玻璃隔断;彩钢板隔断最佳。
3. 吊顶。
根据建筑高度和净化等级,可选择铝合金板吊顶,或者直接在顶面做防尘。
4. 拐角。
甲方选择低成本无尘室往往不会选择全彩钢板围护,因此园弧角的处理可以在施工前包在吊顶施工,或地面施工里。
5. 配置。
常规设备5,6,7项可以分立,亦可根据实际情况合并。
以“效果可靠维护方便”为原则。
6. 分体空调加中效棉。
有电子厂在分体空调的回风罩后面加中效棉,经过现场测试有提高效果。
7. 压差控制。
低成本无尘室密闭性一般较差,换气次数应该加大,净化与非净化应该大于6Pa, 净化区与室外压差应该大于12Pa。
8. 特例。
实际中有制药厂,光学厂的部分制程,在中央空调的小区域内分隔,采用中效(袋式或箱式)过滤器加通风机,没有回风,也可以达到30万级。
(噪声很大)
四、成本分析
低成本无尘室的低成本主要低在中央空调和分体空调的价格及相关配套的施工上。
以30匹空调机为例,水冷柜机加冷水塔,加管道等总在11~15万左右,用分体空调15~20台,也就在2~3万元,同样可以达到单纯的温度要求,投资额要差一半。
对于以人员舒适度为主要要求的一般加工业,当然是“又平又好”。
应该说明的是,低成本无尘室的做法,只是针对没有恒温恒湿等要求的;仅以人员工作的舒适度,为唯一要求的场合。
如果现场有恒温,恒湿,杀菌,生产尘粒回收,等等要求的,还是采用中央净化空调,全面考虑为好!
实际施工中,因为投产时对产品技术要求了解不全;首批试产后,不得不对生产环境推倒重来的例子,屡见不鲜。
因此,净化工程承包方应该尽量了解甲方的产品技术要求,给出最合适的设计方案。
至少要甲方明确基本要求。
五、低成本无尘室的正名
净化技术知识的普及,是所有净化行业人员的责任。
一些电子厂曾有用封闭员工的做法来“自做无尘室”的;把上百员工封闭在密不透气的车间里,一个门进,另一个门出。
上下班也换净化服。
却无空气净化设施,亦无人员净化设备。
或者;有风淋室,传递窗,其他无。
这种做法非常有害!
净化间是通过设备不断压入洁净空气,使净化间内的洁净空气的压力大于外部空气的压力,形成房间内的相对的,始终是动态的洁净。
空气净化技术从来不靠眼睛说话!
空气净化技术始终是“眼见为净”以上的进一步要求。
翠柏斋的门前有两棵树,一棵是柏树,另外一棵,也是柏树
净化基础知识问答(看看有没有帮助)
1、 问:
一个净化系统供给多个房间的情况下,为保持各房间的正压,只通过调整送回风量是否很难达到规定值?
在回风口安装阻尼层以及余压阀各有什么利弊?
答:
对于一拖多的系统,仅仅依靠手动阀门控制送回风量的话,是很难到达预定值.但是均采用定风量调节阀(系统密闭性能良好,设计参数准确无误的前提上)应该是没有问题的. 回风口安装中效这个是我们单位的常规做法,但是阻尼层就没有装过了.装中效的好处是回风过滤,也不怕和新风混合处倒灌.
再装余压阀当然好,但是成本就上去了
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2、问:
根据理论计算,千级的手术室换气次数需要105次(空气调节设计手册565page),与规范相差甚远,什么原因?
答:
手边没有这书,不知道是什么计算公式,所以就不回答这问题,但是觉得你得出的这个数据有问题.
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3、 问:
千级,万级手术室通过天花送风,根据规范中的换气次数计算送风量,得出出口风速在0.15左右,请问是否可以满足室内气流要求?
答:
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级手术室的气流组织不是单向流,是一种低紊流置换流.但是你取0.15就太低了点,Ⅱ级(换气次数30-36次/小时)3500-4000 的风量,送风面积2.6*1.8,算出出风速度在0.23左右;Ⅲ级(20-24次/小时),计算出来是0.2的样子
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4,问:
在给机组提参数时,一般需要冷,热,湿,再热四个参数?
冷负荷中的新风负荷可以通过室外状态点与室内状态点之间的焓差计算(在新风机组中将新风处理到室内状态点,和回风混合,再通过循环机组处理到送风状态点),循环机组中的负荷如何计算?
机组再热量?
这种空气处理方式是否恰当?
答:
空气的处理方式有五种:
1)、采用新风承担所有负荷的二次回风方式:
优点:
室内机组无湿源;方便做新风值班风机
缺点:
共用一个新风系统时,室内温湿度不能随便调节。
对新风机组要求 较高。
PS:
也有每个系统单独新风预处理,温湿度控制精确,但是造价高。
2)带再热的一次回风方式:
优点:
参数方便控制,准确度相对高,对表冷器无特殊要求
缺点:
冷热抵消,能耗大,运行费用相对教高。
PS;我一般采用这种处理方式,多数用在西南地区。
3)增设一次回风的二次回风方案。
就是将回风分两部分,一部分直接与新风混合经冷却干燥--风机温升处理后与另一部分回风一起送如室内。
部分回风承担负荷
优点:
新风处理简单。
比一次回风节能
缺点:
系统管道多点。
4)焓差特别大的地区,提前对新风采用除湿机除湿。
再经过新风机组。
。
。
其他同1
优点:
有针对性,特殊问题特殊处理
缺点:
增加除湿机,造价高,
5)室内循环风,湿负荷还是新风承担。
这种我一般不用。
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5、问:
在系统阻力中,初,中,高的初阻力一般为50,80,250左右,终阻力翻倍,风管按照5pa/m.请问:
风机风压如何确定合理?
富裕量考虑多少?
答:
初、中、高效阻力是一个范围值,就按照这个范围最大值和风管计算阻力值相加。
比这数大就行
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6.问:
在净化区域内,如果整个区域或者某个房间要求湿度在40%,各应该如何处理?
答:
整个区域的话就统一处理,如果只是某一局部区域有特殊要求,而且没必要单独设一个系统的话,就在送入该区域的支管上特殊处理,回风与其他区域回风混合后在组合式空调箱里处理到整个大区域需要的参数。
6.问:
在净化区域内,如果整个区域或者某个房间要求湿度在40%,各应该如何处理?
答:
整个区域的话就统一处理,如果只是某一局部区域有特殊要求,而且没必要单独设一个系统的话,就在送入该区域的支管上特殊处理,回风与其他区域回风混合后在组合式空调箱里处理到整个大区域需要的参数。
这个问题小弟有不同的意见,在这种一个系统中,而温度湿度要求反差很大的情况下,首先系统应该满足大部分功能房间的要求,对特殊要求的房间做局部处理.问题中说到的湿度过低,一中方法我认为可在室内放除湿机;二就是可以在送风只管处加管道式除湿机
洁净室与静电分析
*(发布日期:
2007-6-6)
一、洁净室与静电
1、洁净室
半导体、平面液晶显示器、光电子和生物医药都需要洁净的生产车间,通常洁净室是指空间空气悬浮粒子浓渡被控制在规定界限内的房间或限定空间,这尘埃粒子的粒径越小和被限定的粒数越小,洁净度便越高。
2、洁净室的静电
由于洁净室的洁净度要求,室内使用
①大量的高绝缘介质装饰材料、地面、墙、门、顶棚、隔断、工作台、椅子等等,这些材料摩擦容易起电带电,不易泄漏释放。
光刻间塑料地面500V~1000V,扩散间塑料地面500V~1500V,瓷砖地面也有500V~1500V,塑料墙纸700V,塑料顶棚OV~1000V,金属活动皮芏椅面500V~3000V。
②人穿洁净工作服、鞋、步行或工作时,与不同物质设备器材摩擦要产生静电,人、衣服、鞋都会带电。
人穿尼龙衣、塑料胶底鞋缓慢地在清洁的地板上走动,人身上带7000V~8000V静电压。
在乙烯基地板上行走可带1200V(10%~20%RH)、250V(65%~90%RH)静电压,在地毯上行走可带35000V(10%~20%RH)、1500V(65%~90%RH),晶片装配线工人穿的工作服可达10KV。
③空调气流经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器,净化出口气流是带静电的。
铝板送风口、回风口约为500~1000V。
④大量的绝缘器材、装备和工具,也是重要的静电电荷源。
晶片装配生产线:
晶片装料盒35KV,有机玻璃盖8KV,石英制品1.5KV,晶片托盘6KV,丙烯酸脂盖20KV,台桌面10KV,塑料存贮柜30KV,玻璃纤维晶体载料盒滑过聚丙烯桌面带10KV。
总之:
洁净室的洁净度要求越高,静电带电便越严重。
二、洁净室静电的危害
1、静电库仑力
在静电库仑力的作用下,吸附的粉尘、污物造成元器件增大泄漏或形成短路,使性能受损,成品率和可靠性大大下降。
如粉尘粒径>100μm,铝线宽度约100μm,氧化膜厚度在50μm时,最易使产品报废。
现在线径更细,氧化膜很薄,粒径很小的尘粒子就会损害元器件,这种情形多发生在腐蚀清洗、光刻、点焊和封装等工艺过程中。
2、静电放电ESD
(1)元器件的绝缘氧化膜被击穿,引线被烧断或线间熔断。
若人体带上10KV(100PF)的静电荷,触摸器件脚时发生ESD,其向大地瞬间形成脉冲放电电流峰值可达20A(10~100s),不要说高密度,细线径,薄SiO2膜的Lsi、Vlsi,就是一般IC、MOS都会遭受损坏。
一般说器件绝缘栅SiO2薄膜的耐压场强是E=(5-10)×106V/cm,如果器件SiO2膜厚度取1000,其器件输入脚施加50V-100V以上的静电压就将会被击穿,而人体带静电超过50V、100V是极平常的。
(2)造成噪声、发射电磁波干扰
ESD引起EMI其电磁波的前后峰较尖,信号强,相当于电路中几伏的能量,频率跨越几MH2甚几百MH2的强大噪声,可能引起元器件损坏,设备和传感器不正常工作,甚至引起设备死机。
ESD引起的EMI还会引发错误信号的输入,或发生锁存现象。
如无尘室中,将晶圆片的EMIF箱放在钢的手推车上,晶圆片的ESD会通过电感传给手推车,车轮是绝缘的,则EMI的扩散会引起晶圆片处理机死机。
(3)电击人体
人体的ESD或对人体的ESD当超过人体电击极限电流5mA以上时,人都会有各种伤害感觉,造成工作人员的情绪不安,操作错误。
半导体,平面显示器,光电子等洁净室,尽管做了很多工作,但洁净室的静电问题仍然影响着生产安全和产品产量,影响着制造成本和效益,影响产品的质量和可靠性。
据国外工业专家估计,美国每年由于静电造成产品的损失平均在8-33%,还有人估计美国每年静电对电子工业毁损价值达100亿美元;日本80年代曾对报废的电子产品进行分析,由ESD引起的损失占1/3。
我国半导体、平面液晶显示、光电子等都起步较晚,但静电危害也时有发生,成品率较低。
而银行、证券公司、机要数据库、监控中心,电力调度室等等,若出现ESD就很容易引起干扰,数据遗失,情形就更严重了。
三、洁净室静电控制
1、静电控制的基本原则
(1)确定静电控制级别
(2)尽量减少静电荷的产生
(3)泄放和中和的办法加速静电荷消散,防止静电积累
(4)保护产品不受ESD的损坏
2、确定静电控制的级别
(1)元器件、组件和设备静电敏感度分级
1级:
易遭受0-1999V静电电压损坏的
2级:
易遭受2000-3999V静电电压损坏的
3级:
易遭受4000-5999V静电电压损坏的
而敏感静电压大于16000V的,便不必采取防静电措施。
(2)静电防护工作区的分级
A级:
允许对地静电电位不超过±100V
B级:
允许对地静电电位不超过±1000V
实际工程中是分静电电位不超过100V、500V、1000V等对应元器件、组件和设备静电敏感电压的3级。
3、尽量减小静电荷的产生
这是控制静电三步曲的第一步,在这净化工作环境中,最好的措施:
(1)尽量采用性质相似器材,减少在接触摩擦分离过程中产生静电电荷;
(2)尽量采用导静电型或静电耗散型材料的器材,减少接触摩擦分离过程产生积累静电荷;
(3)尽量采用减少接触摩擦分离而产生静电荷的生产流程。
4、泄放和中和
这是控制静电三步曲的第二步,在微电子生产的净化室中最通常的措施是接地,采用导电性或耗散性材料泄放静电荷,以及离子化消电器中和静电荷。
(1)接地
洁净室应设一个独立静电接地系统(包括地面接地金属网支系统、生产线工作站接地支系统),以便室内所有设备金属外壳、移动设备的金属支架、防静电器材等安全、有效地将静电荷泄放至大地。
工作人员的带电则通过手腕带接地,以及通过防静电鞋或脚跟带再经防静电地面向大地泄放。
地面、墙面、顶棚、隔断等是硬接地,设备外壳、移动设备(车、椅、货架等)、工作台等则属软接地。
(2)离子化肖电器
洁净室中生产组装的元器件、PCB,生产线、工作站上总是难免存在一些不能接地的绝缘导体和绝缘介质材料(例如大多数普通塑料)。
在某些环境下,离子化消电器常用来局部消散这些物体上的静电荷,而更经常的是借助于空气离子化来中和在绝缘介质上和孤立导体上的所带静电电荷。
(3)导静电和静电耗散材料
导静电材料和静电耗散材料由于其具有导静电性,也是很好的静电荷泄放材料,而且比金属导体泄放更具有安全性,通常被采用做地板、墙面、工作台、周转容器、镊子、刷子等防静电器材。
5、防止ESD,保护产品
这是控制静电的三步曲中最后一步。
在微电子生产的净化室中,为阻止ESD发生在静电敏感元器件或组件、PCB上,一种方法是对元器件和组件提供合适的接地或分路以“消散”掉产品上存在的静电荷;另一种方法是用恰当的包装方法和材料来处理静电敏感器件的包装和输运。
这些材料可有效地屏蔽电荷侵入产品以及减少产品在包装箱中移动而产生静电荷。
国际上,半导体、平面液晶显示器,光电子发展很快,集成度越来越高,芯片线径越来越细,对防静电要求越来越高。
美国ESD协会已开始修订ANSESDS20.20-1999静电放电控制大纲,对SSD静电敏感性分类已作了些修改。
这给元器件使用者一个警示,不论在人员或设备进行装备制造时,告诉你能需要的环境控制要求。
如果EPA区域内允许电压达到25V的话,恐怕我们现有的防静电器材、装备、工具以及工程都要经过一番艰苦的
洁净室的整体布局
*(发布日期:
2006-11-26)
洁净室的建筑布局和净化空调系统有密切关系,净化空调系统既要服从建筑总体布局,建筑布局也要符合净化空调系统的原则,才能充分发挥相关功能的作用。
净化空调的设计者不仅要了解建筑布局以考虑系统的布置,而且要给建筑布局提出要求,使其符合洁净室原理。
1、洁净室的平面布局
洁净室一般包括洁净区、准洁净区和辅助区三部分。
洁净室的平面布置可以有以下几种方式:
外廊环绕式:
外廊可以有窗和无窗,兼作参观和放置一些设备用,有的在外廊内设值班采暖。
外窗必须是双层密封窗。
内廊式:
洁净室设在外围,而走廊设在内部,这种走廊的洁净度级别一般都较高,甚至和洁净室同级。
两端式:
洁净区设在一边,另一边设准洁净和辅助用房。
核心式:
为了节约用地、缩短管线,可以洁净区为核心,上下左右被各种辅助用房和隐蔽管道的空间包围起来,这种方式避开室外气候对洁净区的影响,减少了冷热能耗,利于节能。
2、人身净化路线
为了在操作中尽量减少人活动产生的污染,人员在进入洁净区之前,必须更换洁净服并吹淋、洗澡、消毒。
这些措施即“人身净化”简称“人净”。
人净用房中更换洁净服的房间应予送风,并对入口侧等其他房间保持正压,对厕所、淋浴保持少许正压,而厕所、淋浴应保持负压。
3、物料净化路线
各种物件在送入洁净区前必须经过净化处理,简称“物净”。
物料净化路线与人净路线应分开,如果物料与人员只能在同一处进入洁净室,也必须分门而入,物料并先经过粗净化处理。
对于生产流水线不强的场合在物料路线中间可设中间库。
如果生产流水线很强,则采用直通式物料路线,有时还需要在直通路线中间设多次净化、传递设施。
在系统设计上,物净用房的粗净化和精净化阶段由于会吹落很多生微粒,所以相对洁净区应保持负压或零压,如果污染危险性大则对入口方向也要保持负压。
4、管线组织
洁净室的管线非常复杂,所以对这些管线均采用隐蔽组织方式。
具体隐蔽组织方式有以下几种。
(1)技术夹层
a.顶部技术夹层。
在这种夹层内一般因送、回风管的断面最大,故作为夹层内首先考虑的对象。
一般将其安排在夹层的最上方,其下安排电气管线。
当这种夹层的底板可承受一定重量时,可以在上面设置过滤器及排风设备等。
b.房间技术夹层。
这种方式和只有顶部夹层相比,可以减少夹层的布线与高度,可以省去回风管道返回上夹层所需的技术夹道。
在下夹道内还可设回风机动力设备配电等,某层洁净室的上夹道可以兼做上一层的下夹道。
1.技术夹道(墙)
上下夹层内的水平管线一般都要转向为竖向管线,这此竖向管线所在的隐蔽空间即技术夹道。
技术夹道还可以放置不宜在洁净室内的一些辅助设备,甚至还可以作为一般回风管道或静压箱,有的可安设光管型散热器。
这类技术夹道(墙)由于大多采用轻质隔断,所以当工艺调整时,可方便地进行调整。
4.技术竖井
如果说技术夹道(墙)往往不越层,则需要越层时即用技术竖井,并且经常作为建筑结构的一部分,具有永久性。
由于技术竖井把各层串通起来,为了防火,内部管线安装完成后,要在层间用耐火极限不低于楼板的材料封闭,检修工作分层进行,检修门必须设防火门。
不论技术夹层、技术夹道还是技术竖井,当直接兼作风道时,其内表面必须按洁净室的内表面的要求处理。
5、机房位置
空调机房最好靠近要求送风量大的洁净室,力求风管的线路最短。
但从防止噪声和振动来说又要求把洁净室与机房隔开。
6、安全疏散
由于洁净室是密闭性很强的建筑,其安全疏散成为非常重要和突出的问题,和净化空调系统设置也有密切关系。
一般应注意以下几点:
(1)每一生产层防火区或洁净区至少设2个安全出口,只有面积小于50㎡,人员少于5人时,可允许只设一个安全出口。
(2)人净入口不应作疏散出口。
因为人净路线往往迂回曲折,一旦烟火迷漫,要求人员很快跑到室外是很困难的事。
(3)吹淋室不能作为一般出入通道,由于这种门常为两扇联锁或自动,一旦出现故障,非常影响疏散,所以一般均在吹淋室设旁通门,工作人员多于5人时必须设此门。
平时工作人员出洁净室时不应走吹淋室而应走旁通门。
(4)洁净区内各洁净室的门,考虑到维持室内压力状况的需要,其开设方向要朝向压力大的房间,因为要靠压力把门压紧,这显然和安全疏散的要求相反。
为了考虑平时洁净和紧急疏散时的两方面要求,规定洁净区和非洁净区之间的门、洁净区与室外的门作为安全疏散门对待,其开启方向一律朝向疏散方向,当然,单设的安全门也是如此。
气流组织的设计要点
*(发布日期:
2006-11-26)
1.乱流式气流组织设计要点
(1)保持正压
这是乱流式气流组织的最主要之点。
概算时一般在2~6次/h换气次数范围内。
(2)局部发尘的控制
乱流洁净室内由于气流是乱流,粉尘可以扩散到任何地方,如果局部地点发尘而平均地影响全局,是很不好的,即使增加很多换气次数,效果也不明显。
最好的办法是从局部气流组织的处理上着眼,对局部发尘设备加以围挡和进行局部排风。
(3)风机压头选择
过去习惯按过剩的原则来选择风机压头,这并不合适,过滤器实际运行的风量都小于额定风量,若按过滤器阻力2倍选风机,使开始时风机压头富裕大多,风量和风速太大,如果把阀门关得太小,则又要产生很大的噪声,所以当系统阻力可以作比较细的计算时,粗效至高效过滤器的终阻力可按初阻力分别加50~120Pa来计算,如果系统阻力不便计算或为了估算也可以用2倍初阻力的习惯方法。
(4)风机的选择
应选用高效率、低噪声的风机,重要的是工作点应选在风机性能曲线中倾斜度较大的部分,且此性能曲线也尽量选用陡斜的,而不选用平坦的,这样风压变化较大时风量变化较小,不致有大的影响。
2.单向气流组织设计要点
(1)防止过滤器漏泄
如果过滤器漏泄,应使单向流气流组织的优点受到损坏,所以应力求避免。
(2)确保室内送风气流均匀
提高过滤器的满布率,以减少边框盲区的影响。
(3)提高送风速度的均匀性
造成送风速度不均匀的原因有过滤器和静压箱压力不均以及向静压箱送风的速度太大等。
克服送风不均的主要措施有:
①严格选用高效过滤器,安装时应根据各台过滤器阻力大小进行合理调配,使送风面上各过滤器之间每台过滤器阻力和各台平均阻力小于5%。
②过滤器下方设阻尼层,甚至设不均匀阻尼层,加大静压箱高度,大于800mm更好。
③改集中管道给静压箱进风为分散管道进风。
④如果进风速度太大或只能单侧进风,则可在进风口附近的过滤器上安装可调挡板,也可增加静压箱内阻力,在出口不远处设多孔板。
(4)提高回风口速度的均匀度
在送风管上采取的措施可以用到回风管上,如分散风管、设调节阀、在回风口安装阻尼布,把回风速度降到5m/s以下,调节地面开口比等等。
洁净室施工的前提
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