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净化工程

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  • 所属分类:百级层流罩

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  • 发布日期:2018/08/02
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净化工程是指控制产品 (如硅芯片等) 所接触大气的洁净度及温湿度,使产品能在一个良好的环境空间中生产、制造。此环境空间的设计施工过程即可称为净化工程。


原理


乱流洁净室


乱流洁净室的主要特点是从来流到出流(从送风口到回风口)之间气流的流通截面是变化的,洁净室截面比送风口截面大得多,因而不能在全室截面或者在全室工作区截面形成匀速气流。所以,送风口以后的流线彼此有很大或者越来越大的夹角,曲率半径很小,气流在室内不可能以单一方向流动,将会彼此撞击,将有回流、旋涡产生。这就决定乱流洁净室的流态实质是:突变流;非均匀流。

这比用紊流来描述乱流洁净室更确切、更全面。紊流主要决定于雷诺数,也就是主要受流速的影响,但是如果采用一个高效过滤器顶送的送风形式,则即使流速极低,也要产生上述各种结果,这就因为它是一个突变流和非均匀流。因此这种情况下不仅有流层之间因紊流流动而发生的掺混,而且还有全室范围内的大的回流、旋涡所发生的掺混。

单向流洁净室


单向流洁净室一般有两种类型,即水平流和垂直流。在水平流系统中,气流是从一面墙流向另一面墙。在垂直流系统中,气流是从吊顶流向地面。对要求洁净室的悬浮粒子浓度或微生物浓度更低的场合,就使用单向气流。以前称这类洁净室为“层流”洁净室。单向流和层流的名称均说明了其气流的状况:气流以一个方向流动(或是垂直的或是水平的),并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒(60英尺/分钟至100英尺/分钟)的均速流过整个空间。由满布洁净室吊顶的高效过滤器向室内送风。气流有如一个空气活塞,向下流经室内,带走污染物,然后从地面排出。又在与外部的一些新鲜空气混合后,再循环至高效过滤器。人员和工艺所产生的悬浮污染可立即被这种空气清除掉,而紊流通风系统采用的是混合与稀释原理。在一间没有任何障碍物的空房间,单向流用比前面提到的低得多的风速,就可以很快将污染物清除。但在一个操作间,机器以及机器周围走动的人员,会对气流形成障碍。障碍物可以使单向流变成紊流,从而在障碍物周围形成气流团。人员的活动也可以使单向流变成紊流。在这些紊流中,由于风速较低,空气稀释程度较小,从而使得污染浓度较高。因此,必须将风速保持在0.3米/秒至0.5米/秒(60英尺/分钟至100英尺/分钟)的范围里,以便使中断的单向流能快速恢复,充分稀释障碍物周围紊流区的污染。用风速可以正确地表示出单向流,因为风速越高室内就越洁净。而每小时换气次数与房间的体积有关,如吊顶的高低,因此不适合用来表示单向流。单向流室内的送风量是紊流室的很多倍(10到100倍)。

控制


洁净室中的温湿度控制

洁净空间的温湿度主要是根据工艺要求来确定,但在满足工艺要求的条件下,应考虑到人的舒适度感。随着空气洁净度要求的提高,出现了工艺对温湿度的要求也越来越严的趋势。具体工艺对温度的要求以后还要列举,但作为总的原则看,由于加工精度越来越精细,所以对温度波动范围的要求越来越小。例如在大规模集成电路生产的光刻曝光工艺中,作为掩膜板材料的玻璃与硅片的热膨胀系数的差要求越来越小。直径100 um的硅片,温度上升1度,就引起了0.24um线性膨胀,所以必须有±0.1度的恒温,同时要求湿度值一般较低,因为人出汗以后,对产品将有污染,特别是怕钠的半导体车间,这种车间温度不宜超过25度,湿度过高产生的问题更多。相对湿度超过55%时,冷却水管壁上会结露,如果发生在精密装置或电路中,就会引起各种事故。相对湿度在50%时易生锈。此外,湿度太高时将通过空气中的水分子把硅片表面粘着的灰尘化学吸附在表面难以清除。相对湿度越高,粘附的越难去掉,但当相对湿度低于30%时,又由于静电力的作用使粒子也容易吸附于表面,同时大量半导体器件容易发生击穿。对于硅片生产最佳湿度范围为35—45%。


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