集成電路廠房潔凈室暖通設(shè)計研究

崔增燕

（北方集成電路技術(shù)創(chuàng)新中心（北京）有限公司，北京 100163）

近年來，集成電路行業(yè)迅速崛起的同時，工藝方面進(jìn)一步呈現(xiàn)飛躍式的發(fā)展態(tài)勢，在此過程中，對于生產(chǎn)環(huán)境及其他配套設(shè)施的要求越來越嚴(yán)苛，且唯有這些方面都達(dá)標(biāo)后，才能夠?qū)ιa(chǎn)質(zhì)量的提升、效率的提升等發(fā)揮有力的促進(jìn)作用。為此，集成電路廠房潔凈室暖通設(shè)計環(huán)節(jié)，不可有一絲馬虎，需要集中相應(yīng)的資源，實施切實性的關(guān)注及管控工作，促使暖通設(shè)計的合理性、科學(xué)性提升后，暖通設(shè)計成果才能夠獲得理想化的成果。

1 凈化空調(diào)系統(tǒng)

目前，凈化空調(diào)主要有以下三種形式：

第一，二次回風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)節(jié)，促使室內(nèi)回風(fēng)與新風(fēng)混合后，進(jìn)一步經(jīng)過過濾、加濕等工序功效作用的發(fā)揮，得以與二次回風(fēng)混合應(yīng)用，再次經(jīng)再熱、風(fēng)機加壓等一系列工序，回風(fēng)得以通過風(fēng)口送至室內(nèi)后，才能夠確保室內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境的達(dá)標(biāo)，使生產(chǎn)過程順利有序地開展。實際應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)一般設(shè)計為定風(fēng)量，通過風(fēng)機變頻控制所發(fā)揮的效力作用，過濾器的阻力影響度才能夠得以減少。而針對室內(nèi)溫度的控制，主要通過室內(nèi)相對濕度傳感器調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而促使室內(nèi)濕度條件滿足實際所需。夏季的應(yīng)用，主要是通過電動控制閥控制冷水盤管的方式實現(xiàn)，而冬季主要通過電動調(diào)節(jié)閥控制熱水盤管的方式實現(xiàn)，獲得有利的濕度條件后，生產(chǎn)過程才能夠有序開展。同時，濕度管控環(huán)節(jié)主要是通過室內(nèi)濕度傳感器系統(tǒng)所發(fā)揮的效力作用予以實現(xiàn)及獲得，濕度達(dá)標(biāo)后，才能夠避免電離子等對于集成電路帶來的創(chuàng)傷。實際應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)控制過程極為便捷，可用于室內(nèi)排風(fēng)量確定的潔凈室，而針對面積較大、工藝排風(fēng)不穩(wěn)定的廠房，回風(fēng)系統(tǒng)往往難以有效布置，因此，極少應(yīng)用[1]。

第二，新風(fēng)機組加循環(huán)空調(diào)器的應(yīng)用，同步性較為常見。實際應(yīng)用過程中，新風(fēng)獨立處理，新風(fēng)機組設(shè)于新空調(diào)機房內(nèi)，同時，新風(fēng)通過加熱、加濕、冷卻等工序效力作用的發(fā)揮，送至各循環(huán)空調(diào)器，而新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)，進(jìn)一步在循環(huán)空調(diào)器中經(jīng)冷卻、加壓等一系列工序后，由高效送風(fēng)口送至室內(nèi)后，才能夠滿足室內(nèi)生產(chǎn)所需。該系統(tǒng)通常設(shè)計為變風(fēng)量，通過室內(nèi)壓差傳感器所發(fā)揮的效力作用，室內(nèi)壓力才能夠達(dá)到實際所需，進(jìn)一步通過室內(nèi)微粒傳感器的應(yīng)用，室內(nèi)潔凈度才能夠達(dá)到理想的目標(biāo)。同時，室內(nèi)相對濕度控制過程中，是通過濕度傳感器所發(fā)揮的助力作用得以實現(xiàn)，而溫度控制過程主要通過溫度傳感器的應(yīng)用而實現(xiàn)。該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，實際控制精度相對較高，一般常用于面積較小的測試廠房內(nèi)。同時，實際應(yīng)用過程中，伴隨凈化級別的提升，送風(fēng)管需要同步升級后，才能夠滿足實際所需。因此，一般環(huán)境及振動要求較高的廠房很少采用此系統(tǒng)[2]。

第三，新風(fēng)機組加風(fēng)機過濾單元及干冷系統(tǒng)應(yīng)用中，新風(fēng)得以獨立處理，同時，新風(fēng)機組設(shè)立于新風(fēng)空調(diào)機房內(nèi)，新風(fēng)通過過濾器、加熱、加濕等工序所發(fā)揮的支持作用，進(jìn)一步經(jīng)回風(fēng)夾道混合后，通過內(nèi)置于吊頂上的風(fēng)機過濾單元送至室內(nèi)，才能夠?qū)κ覂?nèi)潔凈環(huán)境的達(dá)標(biāo)發(fā)揮極大的促進(jìn)作用。該系統(tǒng)常設(shè)計為變風(fēng)量，通過室內(nèi)空壓傳感器控制新風(fēng)機變頻器的應(yīng)用，室內(nèi)壓力才能夠得到有力的管控，通過室內(nèi)微粒傳感器控制FFU 變頻器的應(yīng)用，室內(nèi)潔凈度才能夠得到有力的管控。同時，該系統(tǒng)控制精度較高，系統(tǒng)靈活性較高，特別適用于工藝布局不斷變化的生產(chǎn)線，所用的空調(diào)系統(tǒng)需要具有較大的上、下技術(shù)夾層，才能夠適用于實際所需，因此，此種系統(tǒng)往往應(yīng)用于凈化級別高的廠房，且在相適宜的環(huán)境中才能夠發(fā)揮出應(yīng)有的效果[3]。

2 集成電路生產(chǎn)廠房中新風(fēng)機組加風(fēng)機過濾單元及干冷卻盤管系統(tǒng)的應(yīng)用

集成電路廠房生產(chǎn)過程，往往對于潔凈度及溫濕度的要求極高，因此，需結(jié)合各方面的資源，實施有力的管控舉措，進(jìn)一步通過新風(fēng)機組加風(fēng)機過濾單元及干冷卻盤管系統(tǒng)所發(fā)揮的效力作用，才能夠獲得所需的潔凈度及溫濕度條件，進(jìn)而才能夠為生產(chǎn)過程的順利開展創(chuàng)造優(yōu)越的環(huán)境資源。同時，為了獲得適宜性的環(huán)境、條件，需要重點關(guān)注以下環(huán)節(jié)：

第一，在新風(fēng)空調(diào)器內(nèi)通過化學(xué)過濾器的應(yīng)用，能夠起到有效去除室外空氣雜質(zhì)的作用，同時，配合中效過濾器的應(yīng)用，將對于可能產(chǎn)生的顆粒起到有力的管控作用。此外，實際應(yīng)用過程中，通過噴淋純水的所發(fā)揮的效力作用，既能夠起到加濕的作用，又能夠?qū)τ谑彝饪諝庵械碾s質(zhì)氣體起到有效洗滌的作用。

第二，通過新風(fēng)機組內(nèi)表冷及加熱環(huán)節(jié)相應(yīng)效力作用的發(fā)揮，新風(fēng)出口的溫度及濕度才能夠維持在基本恒定狀態(tài)。同時，機組出口露點溫度根據(jù)送風(fēng)區(qū)域相對濕度的變化，獲得重新調(diào)整后，室內(nèi)相對濕度才能夠達(dá)到實際所需。此外，實際應(yīng)用過程中，通過露點溫度發(fā)揮的管控作用，控制表冷器或加熱器后，才能夠獲得有效的濕度控制[4]。

第三，干盤管的應(yīng)用，主要用于消除室內(nèi)的熱負(fù)荷，根據(jù)潔凈室內(nèi)的溫度要求，通過相應(yīng)調(diào)控措施的力量，才能夠確保室內(nèi)精確溫度的獲得。同時，需減少各區(qū)域氣流交叉，溫度管控的精確度才能夠得到提升。此外，還要控制室內(nèi)溫度精度和DCC 空氣側(cè)阻力等因素的影響，確保DCC 的冷凍水溫度高于室內(nèi)漏點溫度，控制斷面風(fēng)速時，才能夠促使室內(nèi)溫度達(dá)標(biāo)[5]。

第四，光刻、顯影等區(qū)域通常對于AMC 較為敏感，因此，通過在這些區(qū)域設(shè)置化學(xué)過濾器的方式，能夠促使這些區(qū)域得到應(yīng)有的保護(hù)，進(jìn)而避免失效異常的產(chǎn)生。

第五，集成電路生產(chǎn)廠房往往對于生產(chǎn)環(huán)境的可靠性要求較高，因此，空調(diào)設(shè)備必須準(zhǔn)備齊全，以作備用。

第六，技術(shù)準(zhǔn)備工作尤為關(guān)鍵。為此，相關(guān)人員需要根據(jù)施工圖紙設(shè)計要求，做好施工場地的考察及研究工作，進(jìn)一步找出有利因素及不利因素，并采取相應(yīng)的預(yù)防措施，促使管線、風(fēng)道口設(shè)置、部分交叉匯集處等得到有力管控，人、機、料等都需準(zhǔn)備齊全，技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)才能夠得以順利開展。

第七，暖通施工過程常常會面臨與其他項目交叉作業(yè)的情形。為此，設(shè)計環(huán)節(jié)必須考慮這些因素的影響，促使各個系統(tǒng)之間互相聯(lián)系，才能夠達(dá)到實際施工所需，同時，避免相互沖突的情形出現(xiàn)，施工過程才能得以順利開展及實施。

第八，項目建設(shè)前，施工現(xiàn)場的調(diào)查研究工作尤為重要，必須切實地關(guān)注，進(jìn)一步結(jié)合暖通施工要求，做好施工組織引導(dǎo)工作，才能夠?qū)εㄔO(shè)計方案的有效落實、施工質(zhì)量的提升起到有力的促進(jìn)作用。

3 潔凈室排煙系統(tǒng)

通常，針對潔凈廠房疏散走廊區(qū)域，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，需設(shè)置機械排煙系統(tǒng)，而針對大面積的潔凈室則未有相應(yīng)強制性的要求。然而，集成電路產(chǎn)品價值較高，一旦發(fā)生火災(zāi)，其產(chǎn)生的影響將是巨大的，為了有效地防控此方面隱患的發(fā)生，各集成電路企業(yè)需通過投保的方式來達(dá)到減少風(fēng)險的目的。在此過程中，各保險商均強制要求這些企業(yè)必須通過設(shè)置機械排煙系統(tǒng)的方式，進(jìn)而達(dá)到有效排煙、減少損失的目的。現(xiàn)下集成電路廠房的排煙方式主要有以下幾種：

第一，上排煙系統(tǒng)應(yīng)用過程中，一旦火災(zāi)發(fā)生時，通過打開排煙口，開啟排煙風(fēng)機的舉措，可以實現(xiàn)有效排煙的應(yīng)用，同時，新風(fēng)機組繼續(xù)運行，通過回風(fēng)夾道進(jìn)行補風(fēng)。然而，此種方式的不足之處是火勢較小時，容易導(dǎo)致工藝設(shè)備受到污染損壞的影響。為撲滅小火，啟動排煙系統(tǒng)后，會導(dǎo)致潔凈室受到破壞，必將得不償失[6]。

第二，下排煙方式應(yīng)用中，一旦火災(zāi)發(fā)生時，打開排煙口和排煙風(fēng)機，進(jìn)一步通過新風(fēng)機組、通過FFU 的應(yīng)用，煙氣得以從下技術(shù)夾層中排除后，能夠達(dá)到有效保護(hù)潔凈室環(huán)境的目的。然而，相應(yīng)的不足之處是當(dāng)煙氣上升速度超出FFU 速度時，煙氣將難以被排出，因此，此種方式只有火災(zāi)強度較小時才會有效[7]。

第三，上下結(jié)合排煙方式的應(yīng)用，是通過在技術(shù)夾層及潔凈室吊頂下同時設(shè)置煙感的應(yīng)用，火災(zāi)發(fā)生時，煙感探測到煙霧時，下排煙模式將發(fā)揮應(yīng)有的效力作用，而一旦火勢增強時，吊頂下的煙感探測到煙霧時，會啟動上排煙模式，通過此系統(tǒng)所發(fā)揮的效力作用，生產(chǎn)環(huán)境及工藝獲得有力保障的同時，排煙效果也能獲得有力的提升，因此，此種方式受到人們的青睞。

4 暖通設(shè)計中各系統(tǒng)的處理

4.1 水循環(huán)系統(tǒng)管控

施工前，需針對施工材料做好相應(yīng)驗收工作，確保材料各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，才能夠滿足實際所需，滿足施工建設(shè)的要求。同時，吊架、支架的制作，需要根據(jù)項目要求進(jìn)行，進(jìn)一步考慮材料應(yīng)用環(huán)境，尤其針對金屬材料，做好防腐、防銹方面等一系列的管控工作后，施工質(zhì)量才能夠獲得有力的提升。

同時，針對管道污垢，要做好相應(yīng)的清潔工作，確保焊接過程中管道內(nèi)壁對齊，合理選擇適宜的焊接方法，才能夠促使焊接質(zhì)量達(dá)到提升的目的，此外，進(jìn)一步開展焊接驗收工序，確保焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需再次針對管道內(nèi)部進(jìn)行清理，才能夠避免雜物對于管道的影響。

此外，管道試驗環(huán)節(jié)是核心點所在，在此過程中，通過管道氣壓承載能力測試、水壓能力測試的應(yīng)用，水循環(huán)系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)有效地運行。同時，在測試環(huán)節(jié)要控制清潔冷風(fēng)的流速，水滿后關(guān)閉閥門，整個水循環(huán)系統(tǒng)才能夠得到全面性的檢查。而這些環(huán)節(jié)必須在設(shè)計環(huán)節(jié)得以全面性考量后，才能夠促使設(shè)計環(huán)節(jié)的完善度得以提升[8]。

4.2 凈化系統(tǒng)施工

第一，凈化系統(tǒng)設(shè)計階段，需重視風(fēng)道設(shè)計環(huán)節(jié)，進(jìn)一步確保后期凈化處理結(jié)果，通過施工技術(shù)手段配合咬口的施工方式，板材拼接的緊密性才能夠達(dá)到有效提升的目的。同時，拼接完成后，管道清潔處理環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵，要避免管內(nèi)雜物堆積，保證風(fēng)管的整潔度。此外，要合理存儲管材，管材使用過程中要避免彎曲、折損異常發(fā)生，以保障施工質(zhì)量。

凈化系統(tǒng)中，高效過濾器的應(yīng)用極為關(guān)鍵。而尤其在過濾器安裝前，針對凈化系統(tǒng)的檢驗工作不能夠有一絲的懈怠，確保凈化系統(tǒng)試運作環(huán)節(jié)無異常后，才能夠進(jìn)入到過濾器安裝工序。

實際安裝環(huán)節(jié)，要確保框架平整性，有效控制各種偏差，進(jìn)一步實施有效的密封處理后，凈化系統(tǒng)自身的功效作用才能夠發(fā)揮到極致。此外，需做好設(shè)備運輸及存儲階段的防護(hù)工作，凈化系統(tǒng)的可靠性才能夠得到有力的鞏固。

第二，潔凈室施工前，設(shè)備的清潔工作是重中之重，同時，針對施工過程中的污染物，通過真空吸塵器的應(yīng)用，能夠達(dá)到有效消除污染的目的。此外，要使用一定配比的清潔劑，做好清潔準(zhǔn)備工作，使清潔工作取得有利的成效。在此過程中，施工人員要嚴(yán)格按照規(guī)范要求，選用適宜的清潔方法，確保清潔效果達(dá)標(biāo)。

同時，風(fēng)管施工過程中應(yīng)輕拿輕放，做好運輸環(huán)節(jié)的防護(hù)工作，進(jìn)一步根據(jù)項目要求選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的風(fēng)管與建筑裝飾。實際施工過程中，做好專業(yè)性監(jiān)督及引導(dǎo)工作后，風(fēng)管質(zhì)量、密封處理等才能夠獲得有力的提升。此外，施工過程中，要逐一進(jìn)行檢查及核驗工作，以確保施工的可靠性，針對存在的問題要及時發(fā)現(xiàn)，及時調(diào)整，才能夠確保施工的安全性。

5 結(jié)語

集成電路潔凈廠房暖通設(shè)計環(huán)節(jié)的工作，伴隨集成電路行業(yè)的發(fā)展，必將處于挑戰(zhàn)及壓力的雙層包裹之中，同時設(shè)計環(huán)節(jié)要想實現(xiàn)突破及優(yōu)化，就要在凈化系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等方面的研究工作中投入大量的人力物力，通過方式、方法的調(diào)整，先進(jìn)技術(shù)的運用，才能夠促使設(shè)計環(huán)節(jié)取得有效的成果，進(jìn)而對集成電路生產(chǎn)過程的順利開展發(fā)揮有力的促進(jìn)作用。