潔凈室設計中的幾點(diǎn)熱門(mén)問(wèn)題

對當前較被關(guān)心的問(wèn)題，如潔凈室的氣流速度的確定，FFU系統的應用及懸浮分子污染控制，進(jìn)行情況歸納和分析。

一.前言

潔凈室的氣流速度/換氣次數，一直是潔凈室設計中受到關(guān)注的問(wèn)題，隨著(zhù)潔凈室污染源的控制效果增加及末級過(guò)濾器效率的提高等，對有關(guān)規范、導則等提出的推薦或參考值是否偏于保守，已有不少討論；FFU在應用中人們擔心的噪音、損壞維修等問(wèn)題已在實(shí)踐中得到解決，隨著(zhù)FFU的不斷改進(jìn)，對是否采用FFU回風(fēng)系統也是個(gè)熱點(diǎn)：懸浮分子污染（AMC）的控制在微電子及IC工業(yè)中已日益提到日程上來(lái)，受到關(guān)注。以下對這些問(wèn)題的情況分別作歸納和分析。

二.氣流速度

2.1有關(guān)推薦或參考值的應用

潔凈室內一定潔凈度下氣流速度的確定，隨潔凈室用途等具體情況而異，它不僅受室內發(fā)塵量及過(guò)濾器效率還受其他因素影響，就工業(yè)潔凈室而言，影響潔凈度及選擇氣流速度的因素主要是：

（1）室內污染源：建筑物組件、人員數量及操作活動(dòng)、工藝設備、工藝材料及工藝加工本身等都是塵粒釋放源，根據具體情況而異，變化很大；

（2）室內氣流流型及分布：?jiǎn)蜗蛄饕�求均勻、平等的流線(xiàn)，但會(huì )受到工藝設備布置和位置變動(dòng)及人員活動(dòng)情況等的干擾形成局部渦流；而非單向流要求充混合，避免溫度分層；

（3）自?xún)魰r(shí)間（恢復時(shí)間）的控制要求：潔凈室中事故釋放或帶入污染物或空氣氣流的中斷或正常操作時(shí)的間歇性對流氣流或人及設備的移動(dòng)等都會(huì )造成潔凈度的惡化，恢復到原來(lái)潔凈度的自?xún)魰r(shí)間決定于氣流速度；對自?xún)魰r(shí)間的控制要求取決于此時(shí)間框架內（惡化的潔凈度下），對產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量及成品率影響的承受能力；

（4）末級過(guò)濾器的效率：在一定的室內發(fā)塵量下，可采用較過(guò)濾器以降低氣流速度；為節能應考慮采用較過(guò)濾器，并降低氣流速度，或采用較低效率的過(guò)濾器并采用較高的氣流速度，以求流量與阻力的乘積��；

（5）經(jīng)濟性考慮：過(guò)大的氣流速度造成投資及運行費用的增加，合適的氣流速度為以上諸因素合理的綜合，過(guò)大往往不必要，亦不一定有效果；

（6）對潔凈度要求低的潔凈室，有時(shí)換氣次數決定于室內排熱的要求。

以上因素，皆很難量化，只能分析對比并估計。因此在工程應用中，對潔凈室的氣流速度往往參照有關(guān)規范、導則等的推薦或參考值，再按具體情況估計以上各影響因素進(jìn)行綜合考慮后確定。

氣流速度用于單向流潔凈室；非單向流潔凈室宜用換氣次數，因為其氣流速度難于測準；亦有用末級過(guò)濾滿(mǎn)布率來(lái)反映的，可用于各種氣流流型的潔凈室，一般滿(mǎn)布率相對于流速0.5m/s（100fpm），25%相對于0.125m/s（25fpm）。當前有關(guān)規范、導則等的推薦或參考值見(jiàn)表1。

此主題相關(guān)圖片如下：

表1中有關(guān)氣流速度和換氣次數的推薦或參考值，應該說(shuō)是經(jīng)驗的反映。如ISO/DIS 14664-4提出的數值皆明確適用于那類(lèi)潔凈室的；IEST的推薦值亦是被一些權威機構認為僅適用于半導體工廠(chǎng)。由于具體情況變化較大，有的經(jīng)驗值可能已不適合當前的室內塵源控制措施及過(guò)濾器效率提高的情況。

2.2對有關(guān)推薦或參考值的討論

近年來(lái)不少人通過(guò)實(shí)驗認為這些推薦或參考值過(guò)于保守，其論點(diǎn)可歸納為：

（1）潔凈室內氣流的橫向擴散只在甚低的流速下才有可能，單向流在合理的氣流組織下，流速0.05～0.1m/s就足夠帶走污染物，在此流速下亞微米粒子的擴散性能遠低于對流性能；而大于0.36m/s的氣流速度反而易千百萬(wàn)渦流，引起污染物的再卷入。因此，潔凈室的理想自?xún)魰r(shí)間Tr=體積/流率，到一定值后由于污染物的再卷入，再增大氣流速度，實(shí)際的Tr并不再有明顯的減少。

（2）末級過(guò)濾器的效率對潔凈度的影響是值得起注意的。有的氣流速度/換氣次數推薦或參考值對末級過(guò)濾器效率提高的因素往往沒(méi)作考慮。當前HEPA/ULPA的效率從99.67%、99.99%、99.999%、99.9995%直至8個(gè)9以上都可選擇。其效率對氣流速度的影響除以上已提及外，以下方面亦值得引起注意，在非單向流情況下，按衡釋原理的潔凈室內含塵濃度穩定公式可以得出：

（a）室內發(fā)塵量較高時(shí)，末級過(guò)濾器效率的變化對潔凈度影響甚微，因此在這種情況下，過(guò)高的過(guò)濾效率是無(wú)必要的。

（b）室內發(fā)生塵量較低的情況下，采用低的氣流速度下，末級過(guò)濾器效率的變速器變化，對潔凈度的影響增大。